因?yàn)榫薮笠?dǎo)致空間彎曲了很多，所以天文學(xué)家能在三個(gè)不同的地方觀察到同一顆爆炸的恒星。而且他們預(yù)測(cè)第四張圖像將會(huì)在16年后出現(xiàn)在天空中。
因?yàn)閬碜赃b遠(yuǎn)星系團(tuán)的巨大引力導(dǎo)致空間彎曲如此之多，以至于來自它們的光被彎曲并從多個(gè)方向射向我們。
而正是由于這種引力透鏡效應(yīng)，哥本哈根大學(xué)的天文學(xué)家能夠在天空的三個(gè)不同地方觀察到同一顆爆炸的恒星。
并且他們預(yù)測(cè)，同一爆炸的第四張圖像將到2037年出現(xiàn)在天空中。
隨后他們把這項(xiàng)研究發(fā)表在了《》雜志上，這項(xiàng)研究不僅可以探索超新星本身，還為探索我們宇宙的膨脹提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)。
引力透鏡效應(yīng)
引力透鏡效應(yīng)是愛因斯坦的廣義相對(duì)論所預(yù)言的一種現(xiàn)象。時(shí)空在質(zhì)量大的天體附近發(fā)生扭曲，所以光線通過質(zhì)量大的天體附近時(shí)會(huì)彎曲。
如果觀察者和光源之間的直線上有大質(zhì)量的天體，觀察者就能看到光彎曲而形成的一個(gè)或多個(gè)圖像。這被稱為引力透鏡現(xiàn)象。
這種引力透鏡現(xiàn)象使空間彎曲，重物引起的空間曲率使行星不僅繞恒星旋轉(zhuǎn)，光線的軌道也彎曲。
光沿著任意兩點(diǎn)之間最短的距離傳播，因此光彎曲的曲率表示空間彎曲的曲率。
當(dāng)然，空間彎曲意味著無數(shù)個(gè)平面彎曲，定義特定點(diǎn)的空間曲率的平面是通過這個(gè)點(diǎn)彎曲的最大平面。通常是與質(zhì)量物體的質(zhì)量中心和測(cè)量點(diǎn)垂直的平面。
如果把整個(gè)宇宙當(dāng)成圓弧形狀的大膜，膜的一部分看起來像平面，但空間曲率仍然無處不在。
宇宙所有結(jié)構(gòu)中最重的結(jié)構(gòu)是由數(shù)百個(gè)星系組成的星系團(tuán)，它們可以把來自遙遠(yuǎn)星系的光彎曲到與實(shí)際完全不同的地方。
但事實(shí)并非如此：光可以在一個(gè)星系團(tuán)周圍經(jīng)過多條路徑，這使我們有可能幸運(yùn)地使用強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡在天空的不同位置看到兩個(gè)或多個(gè)同一星系。
而圍繞星系團(tuán)的一些路線比其他路線更長(zhǎng)，因此需要更多的時(shí)間。
相對(duì)論的另一個(gè)驚人結(jié)果是路線越慢，重力就越強(qiáng)；不過這會(huì)錯(cuò)開光線到達(dá)我們所需的時(shí)間，從而就會(huì)錯(cuò)開我們看到的不同圖像。
觀測(cè)過程
宇宙黎明中心的一組天文學(xué)家與他們的國(guó)際合作伙伴因?yàn)檫@種奇妙的效應(yīng)，在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)，一起觀察了天空中不少于四個(gè)不同位置的單個(gè)星系。
通過分析哈勃的數(shù)據(jù)，研究人員注意到在2016年的一組背景星系觀測(cè)中，有三個(gè)明亮光源很明顯，而當(dāng)哈勃在2019年重新訪問該區(qū)域時(shí)，這些光源消失了。
這個(gè)結(jié)論證明這三個(gè)光源是一個(gè)單一的圖像，并且它的生命被稱為超新星的巨大爆炸而告終的恒星。
超新星爆炸是某些恒星在進(jìn)化接近晚期時(shí)經(jīng)歷的劇烈爆炸，在此過程中，這個(gè)爆炸會(huì)很亮，因?yàn)橥蝗坏碾姶泡椛渫苷樟磷约核诘恼麄€(gè)星系，直到幾周甚至幾個(gè)月后才會(huì)逐漸衰減，變得不可見。
在這個(gè)時(shí)間段里，超新星釋放的能量比太陽一生中釋放的能量總和還要多。
宇宙黎明中心的副教授加布里埃爾·布拉默解釋道“在100億年前一顆恒星爆炸了，他遠(yuǎn)在我們自己太陽形成之前。而這個(gè)爆炸所產(chǎn)生的閃光才剛剛到達(dá)我們身邊?！?/p>
這顆綽號(hào)為“SN-Requiem”的超新星在銀河系四個(gè)“鏡像”中的三個(gè)中都可以看到。其中的每張圖片都展示了爆炸性超新星發(fā)展的不同視角。
不過在最后的兩張圖片中，它還沒有爆炸。但是，通過檢查星系在星系團(tuán)內(nèi)的分布以及這些圖像是如何被彎曲空間扭曲的，可以計(jì)算出這些圖像實(shí)際上的“延遲”程度。
加布里埃爾·布拉默解釋說：“銀河系的第四張圖像出現(xiàn)大約晚了21年，這應(yīng)該能讓我們?cè)诖蠹s2037年左右再次看到超新星爆發(fā)。”
如果我們能在 2037 年再次見證 SN-Requiem 爆炸，它不僅將證實(shí)我們對(duì)引力的理解，而且有助于解開最近幾年出現(xiàn)的另一個(gè)宇宙學(xué)之謎，也就是我們的宇宙膨脹。
宇宙膨脹
1929年，美國(guó)天文學(xué)家以“所有星云都相距遙遠(yuǎn)，越遠(yuǎn)越快離開”的天文觀測(cè)為依據(jù)，得出了整個(gè)宇宙正在膨脹的結(jié)論，銀河系之間的分離運(yùn)動(dòng)也不是因?yàn)槿魏闻懦饬?，而是膨脹的一部分?/p>
亞歷山大弗里德曼在愛因斯坦的相對(duì)論中研究了“圓頂”結(jié)構(gòu)。他發(fā)現(xiàn)時(shí)間不變的空間，即靜止的宇宙是不存在的。隨著時(shí)間的推移，空間會(huì)變大或變小。
弗里德曼區(qū)分了這兩種情況。顯然，宇宙正在膨脹，銀河系正在以一定的速度疏遠(yuǎn)，阻止這一過程的力量來自銀河系之間的重力。
第一種情況是，當(dāng)整個(gè)宇宙密度很高時(shí)，萬有引力也很大，所以星系退行的速度會(huì)持續(xù)減慢，直到星系消退停止。也就是宇宙停止膨脹了。
不過這個(gè)停止過程不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，宇宙會(huì)因?yàn)槭褂钪孀兊镁徛牧α慷孓D(zhuǎn)這一過程。就像倒放電影膠卷一樣，宇宙開始一點(diǎn)一點(diǎn)地收縮。這個(gè)宇宙模型被稱為封閉模型。
而開放的模型在宇宙開始時(shí)體積為零，一旦膨脹開始，宇宙的物質(zhì)密度就不足以提供使其停止的萬有引力，因此繼續(xù)膨脹。
無論是封閉的宇宙模型還是開放的宇宙模型，隨著時(shí)間的流逝，星系的退行速度會(huì)減慢。但是，生活在膨脹宇宙中的人類無法斷定宇宙的模型是封閉的還是開放的。因?yàn)閮烧叨加信蛎浀臅r(shí)期。
雖然我們知道宇宙正在膨脹，可不同的方法的問題在于，可以讓我們測(cè)量多快，即使考慮了測(cè)量的不確定性，不同的測(cè)量方法也不會(huì)產(chǎn)生相同的結(jié)果。
那我們的觀測(cè)技術(shù)是否存在缺陷呢，或者說更有趣的是，我們是否需要修改我們對(duì)基礎(chǔ)物理學(xué)和宇宙學(xué)的理解呢？
布拉默說“未來十年，地球觀測(cè)站和國(guó)際空間組織的首要任務(wù)，主要是了解宇宙的結(jié)構(gòu)。
未來計(jì)劃的研究將覆蓋大部分天空，預(yù)計(jì)將揭示數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)像SN Requiem這樣罕見的具有超新星引力透鏡的。
這些來源延遲的準(zhǔn)確測(cè)量，不僅提供了宇宙膨脹的獨(dú)特而可靠的確定，甚至還可以幫助我們揭示暗物質(zhì)和暗能量的特性。
暗物質(zhì)和暗能量是占我們宇宙95%的神秘物質(zhì)，但我們現(xiàn)在卻只能看到5%。所以說引力透鏡的前景還是有希望的！
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