来自超新星Refsdal的光帮助天文学家测量宇宙的膨胀率

明尼苏达大学天文学家帕特里克凯利于2014年在 MACS J1149.6+2223 区域发现了引力透镜超新星 (SN) Refsdal ，这是一个距离狮子座 50 亿光年的星系团。这一事件发生在 93 亿年前，代表了已知的第一个具有多个图像的强透镜超新星的例子。它以天文学家 Sjur Refsdal 的名字命名，他在 1964 年创建了一个关于如何测量哈勃常数的理论(也称为哈勃定律)，该理论描述了星系以与其距离成正比的速度远离地球，因此它们离地球越远离开地球的速度越快。SN Refsdal 是第一颗将这种测量理论付诸实践的超新星。

有两种对宇宙膨胀或哈勃常数的精确测量：根据附近超新星观测的计算，以及使用大爆炸后不久开始自由蒸汽的宇宙微波背景。

然而，这两个测量值相差大约 9%，这是当前关于宇宙构成和年龄的理论争论的焦点。

凯利博士说：“如果新的独立测量证实了哈勃常数的两次测量之间存在这种分歧，那么这将成为我们理解宇宙的盔甲上的一个裂缝。”

“最大的问题是其中一项或两项测量是否可能存在问题。”

“我们的研究通过使用一种独立的、完全不同的方法来测量宇宙的膨胀率来解决这个问题。”

在他们的新研究中，凯利博士及其同事使用 2014 年 SN Refsdal 的四张不同图像的数据计算了宇宙的膨胀率。

全世界的天文学家都正确预测到这颗超新星将在 2015 年出现在一个新的位置，美国宇航局/欧空局的哈勃太空望远镜随后捕捉到了第五张图像。

这些多幅图像的出现是因为 SN Refsdal 被 MACS J1149.6+2223 星系团引力透镜化了。

通过使用图像出现之间的时间延迟，作者能够测量哈勃常数。

测量结果支持来自宇宙微波背景的值，尽管它与超新星值并没有强烈的分歧。

“宇宙膨胀率的测量就像过山车一样，”石溪大学教授西蒙·比勒说。

“虽然几年前大多数强透镜测量在宇宙微波背景估计中产生了更高的张力值，但最近的估计和修订后的方法导致了较低的值。”

“我们的研究证实了一种趋势，但并未提供有关扩张率的最终结论。”

“如果对也被星团引力透镜的未来超新星的观测产生类似的结果，那么它将确定当前超新星值或我们对星系团暗物质的理解存在问题，”凯利博士说。

使用相同的数据，天文学家发现目前的一些星系团暗物质模型能够解释他们对超新星的观察。

这使他们能够确定星系团中暗物质位置的最准确模型，这个问题长期以来一直困扰着天文学家。

“对 SN Refsdal 的第五张图像的预测和随后的观察是我们基于广义相对论和神秘暗物质的宇宙学模型的巨大成功，”石溪大学的 Anja von der Linden 教授说。

“现在，这些数据使多个团队能够进一步完善他们关于暗物质如何在星系团中分布的模型，从而精确测量透镜超新星的哈勃常数。”