超新星什么时候返

九月初，一组天文学家在自然杂志上发表了一项研究，预测二零三七年将在宇宙的另一边出现一颗一百亿年前爆炸的超星星，他的光线已经在二零一六年被哈伯望远镜捕捉到了。 这样说来，这条新闻可能真的很奇怪。事实上，同一颗恒星怎么会发生两次爆炸呢？我们说的不是每隔几年或几十年就启动的循环新星，而是一颗真正强大的超新星， 而超新星是完全毁灭自己的恒星，没有任何第二次生命的可能性。更重要的是，天文学家怎么能声称知道这颗超新星将在什么时候再次闪耀呢？ 怎么说呢，一起来想办法吧！天空充满了海市蜃楼，星星出现在他们不应该出现的地方。图像分裂了几次，星系像线一样扭曲和变薄，就像在一个巨大的万花筒或静 大厅里一样。图像的发挥取决于我们如何与遥远的圆对齐。但在这种情况下，错觉不是由镜子或棱镜造成的，而是由恒星和星系的引力造成的， 因为引力也作用于光线，像透镜一样使光线偏转。你可能会说，要感觉重力，必须得有质量，而光没有质量。那么他怎么感觉重力呢？ 这是相对论的许多观点之一。不幸的是，强调的不够。引力不是牛顿所说的力的作用，而是时空薄片取绿的作用。在宇宙中，一切都被迫跟随时空的涟漪，一切东西，甚至光根本不可能不跟随纸张的折叠。 大质量对光的偏转类似于使物体图像变形的透镜。这些现象被称为引力透镜效应，直到三十年前还被认为是理论上的奇闻。 然而如今多亏了哈伯太空望远镜等仪器，数百个黑洞已经被定位。他们对于研究宇宙中物质和引力的分布非常有用。德国天文学家约翰乔治冯索尔德娜在一八零一年意识到重力可以使光偏转，但在他之前的是一个假设， 对爱因斯坦来说是肯定的。物质施加引力也作用于光弯曲他的路径。爱因斯坦的计算预测到的效应比牛顿的万有引力定律预测的要强烈两倍。 一九一九年，在亚瑟艾丁顿领导的一次历史性实验中，这一理论被证明是正确的。艾丁顿在浴室期间观察到太阳附近恒星的位置略有改变，因为恒星的影力是经过他附近的光线偏转。 实际上，这是一种像沙漠中出现的海市蜃楼，尽管光线在那里由于穿过不同温度和密度的空气层 而发生弯曲。这就是为什么绿洲的图像可以出现在只有沙子的地方。然而，太阳的引力并不足以产生壮观的光学效果。 一九七九年，英国约德尔班克天文台在天文学家丹尼斯沃尔时发现了第一个真正的引力透镜。沃尔时看到了两颗类星体，他们是非常遥远、原始、非常明亮的星系。他们的角度非常接近，而且显然是相等的。其中一个在离我们更近的星系边缘突出。 经过片刻的困惑，沃尔石明白了实际上他们是同一个类星体的两副图像。他通过两条不同的光路到达他那里，一条是直接的，另一条是在中等距离的星系引力作用下偏离的。 这是第一个他引起了很大的轰动。如今我们知道数以百计的引力透镜有时更壮观，能够将远 人的图像放大一倍，四倍甚至六倍。但是，我们真的能很好的理解这种迷人的宇宙现象背后的机智吗？在解释超新星安魂曲之前，进一步深化理论将是很好的。为了理解这些试卷的本质，有必要从宇宙学本质的一些考虑开始。 如果我们从远处观察宇宙的一大片区域，它看起来是均匀和各项同性的。宇宙的这一性质被设定为宇宙学原理，是宇宙学家描述时空模型的基础，既由时间和三个空间坐标组成的四倍空间。 例如，利用这个模型就有可能计算出光子从光源发射到观测者接收到他的那一刻所走过的距离。此外，还可以预测光子在时空中的轨迹。我们来考虑一下在一个有质量的物体附近会发生什么。众所周知，在他周围有 一个引力场，其强度随着距离的增加而减小，因此，这种微绕导致光的路径相对于其原来的轨迹发生的变化。光线集中在观察者身上，在没有质量的情况下，观察者是不可能接受到光线的。 所以天体的存在所产生的效用可与普通的光学透镜的折射相媲美。就像光在真空中以不同的速度传播一样，在存在引力场的情况下，光以相同的方式传播更慢，就像光子被产生引力场的质量所吸引一样。 这种相似性也解释了这种现象的名称，引力透镜。直到一九一六年，由于广义相对论的完成，爱因斯坦才第一个准确的估计出了光线从一个有质量的物体经过一定距离时的偏转角度。以太阳为例，他预测偏角为一点 七四九秒。一九一九年开始的后续实验验证，完全证实了爱因斯坦的预测结果。因此，光因重逆而偏转是广义相对论最重要的证明之一。 近五十年来，引力透镜效应的研究进展缓慢，主要是因为无法获得其他观测数据。然而，早在二十年代中期，就有人假设大质量天体使光线偏转的后果之一可能是产生同一光源的多个图像，甚至形成一个环。 当特定条件得到验证时，如透镜物体的圆形对称性及其与光源的对准。透镜效应研究的决定性推动是在一九七九年发现的双类星体， 我们已经讨论过了。从那时起，天文学家对这一现象的关注逐渐增加。一九八五年，在距离地球约四十亿光年的金座阿贝尔三七零星系团中心观测到一个 无形结构，这就是所谓的强透镜效应的发现。以前没有人认为星团的核心密度会这么大，以至于产生了这种效应。 最后，在二十世纪九十年代，人们认识到星系团在其背后。星系图像上的扭曲，不仅表现为大弧或环的形成，还表现为小弧的出现，即所谓的弱透镜效应。 简单的说，引力透镜效应设计的元素有三个，发射光的天文光源，也就是所谓的透镜，就是产生引力场的天体光源发出的光与引力场相互作用。最后是观察者，也就是天文学家，他们用仪器检测这种相互作用的结果。相互作用的影响， 这三个要素共同构成了一个真正的光学系统。许多因素会影响透镜事件的发生方式。首先，这很大程度上取决了组成透镜的物质是如何分布。 如一般来说，当透镜的中心达到非常高的质量密度时，他就变得非常高效。但在这很大程度上还取决于来源是如何形成的。 如果它是一颗恒星或类星体，既一个角度维度非常小，可以被认为是点状的光源。透镜效应是由于图像的大机变而无法检测到的。这是由于出现了多个相同来源的图像， 当透镜在光源从不同方向发出的光线上汇聚时，就形成了多个图像。如果这样的话，就像我们正在处理的情况一样，由顺变现象发出的光线遇到了不同密度的物质，那么你就可以验证不是同时出现的图像了。 好了，既然我们对透镜有了更多的了解，我们就可以处理真正的新闻了，那就是超新星安魂曲的发现，对他再次出现的预测，以及这个 奇怪故事的宇宙学结果。这一切都始于二零一九年，当时丹麦天文学家加布里艾尔布兰娜正在将哈伯太空望远镜在安魂项目期间拍摄的一张图像与二零一六年拍摄的另一个相同领域的图像进行比较。 这两张照片中描绘的物体是 macsg 零一三八星系团，位于金鱼座，距离四十亿光年。这只是例行的比较，但令他惊讶的是，布兰娜注意到有三个光点出现在二零一六年的照片中，但在最近的一张中却完全没有。 布兰娜很快就放弃了那些最牵强的假设，并意识到他正在观测一颗超星星爆炸的前和后。这颗超星星爆炸的星系距离星团要远得多，但与地球观测者的视线相同，眼睛透镜使星系扭曲成红色的弧线，这也是二零一 一六年照片中超星星三重图像的原因。哈伯从 macsg 零一三八星团捕捉到的光花了大约四十亿年才到达地球。根据其所在星系的距离，超星星安魂曲发出的光大约需要一百亿年的时间才能到达。 这颗超行星随后明显褪色，直到在二零一九年的照片中完全消失。这个事实本身就足够吸引人了，但还有很多。 布兰娜和天文学家史蒂夫罗德尼仔细观察了这一切，做出了一个惊人的预测。第四张同一颗超星星的照片将在二零三七年点燃，比其他三张晚了二十一年。这两位天文学家还确定了超星星应该再次出现的精确位置， 你想知道他们是怎么做到的吗？嗯，这个研究小组对超新星再次出现的预测是基于星系团引力场的计算机 模型。该模型描述了超新星光穿过星系团的各种路径，每一张透镜图像通过星系团的不同路径，并在不同的时间到达地球。部分原因是超星星光线经过的路径长度不同。 我们可以将超新星光的不同路径与在同一时间离开同一车站，以相同速度行驶，前往同一目的地的火车进行比较。 然而，他们在不同长度的轨道上行驶，因此永远不会同时到达。但这还不是全部。二零三七年预测的超星星图像比其他超星星的图像更晚，因为他的光直接穿过星系团的中心，那里有密度最大的物质。 天文学家说，二零三七年之后将会有更多超新星复活，从二零四二年的那一次开始，但那一次太微弱了，目前的仪器无法探测到。也许 未来的仪器如詹姆斯韦伯太空望远镜将会成功。根据史蒂夫罗德尼的说法，安魂曲这个昵称的另一种含义是一颗垂死恒星的安魂曲，一种哈勃太空望远镜的挽歌。到二零三七年，他将不再与我们同在。无法接受恒星的光， 很伤感，也很合适，不是吗？视频到此结束，感谢大家观看。这里是好奇心科学站，不要忘记点个关注呦，我们下期再见！