美國(guó)國(guó)家航空航天局羅曼太空望遠(yuǎn)鏡利用罕見(jiàn)事件來(lái)計(jì)算宇宙的膨脹率
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這張哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的圖像顯示了一個(gè)嵌入在巨大星系團(tuán)中的星系的強(qiáng)大引力，產(chǎn)生了一顆遙遠(yuǎn)超新星的航空航天罕多張圖像。該圖像顯示了該星系在一個(gè)名為MACS J1149.6+2223的局羅計(jì)算深圳羅湖（大保健）上門服務(wù)電話vx《749-3814》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)大型星系團(tuán)中的位置，該星系團(tuán)位于50多億光年之外。空望在放大的遠(yuǎn)鏡宇宙銀河系插圖中，箭頭指向一顆爆炸恒星的利用多個(gè)副本，這顆恒星被命名為超新星Refsdal，事件距離地球93億光年。脹率圖像:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、美國(guó)曼太歐空局和s . Rodney（JHU）和FrontierSN小組；T. Treu（加州大學(xué)洛杉磯分校）、航空航天罕P. Kelly（加州大學(xué)伯克利分校）和格拉斯團(tuán)隊(duì)；j . Lotz（STScI）和Frontier Fields團(tuán)隊(duì)；m . Postman（STScI）和沖突小組；和z .萊維（STScI）
（神秘的局羅計(jì)算地球uux.cn）據(jù)美國(guó)宇航局（漢娜·布勞恩）：天文學(xué)家正在調(diào)查宇宙最緊迫的謎團(tuán)之一——宇宙膨脹的速度——準(zhǔn)備用美國(guó)國(guó)家航空航天局的南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡以新的方式研究這個(gè)難題。一旦它在2027年5月發(fā)射升空，空望深圳羅湖（大保健）上門服務(wù)電話vx《749-3814》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)天文學(xué)家將從羅曼的遠(yuǎn)鏡宇宙大量圖像中挖掘引力透鏡超新星，這可以用來(lái)測(cè)量宇宙的利用膨脹率。
天文學(xué)家有多種獨(dú)立的事件方法可以測(cè)量宇宙目前的膨脹率，即哈勃常數(shù)。不同的技術(shù)產(chǎn)生了不同的值，稱為哈勃張力。羅曼的大部分宇宙學(xué)研究將針對(duì)難以捉摸的暗能量，它影響著宇宙如何隨著時(shí)間的推移而膨脹。這些研究的一個(gè)主要工具是一種相當(dāng)傳統(tǒng)的方法，該方法將Ia型超新星等物體的內(nèi)在亮度與其感知亮度進(jìn)行比較，以確定距離。或者，天文學(xué)家可以使用Roman來(lái)檢查引力透鏡超新星。這種探索哈勃常數(shù)的方法與傳統(tǒng)方法不同，因?yàn)樗趲缀畏椒ǎ皇橇炼取?br>“Roman是讓引力透鏡超新星研究起飛的理想工具，”巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所（STScI）的Lou Strolger說(shuō)，他是準(zhǔn)備Roman研究這些物體的團(tuán)隊(duì)的聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)者。“它們很稀有，很難找到。我們不得不幸運(yùn)地盡早發(fā)現(xiàn)其中一些。羅曼的廣闊視野和高分辨率的重復(fù)成像將有助于這些機(jī)會(huì)。”
使用各種天文臺(tái)，如美國(guó)國(guó)家航空航天局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家在宇宙中僅發(fā)現(xiàn)了八顆引力透鏡超新星。然而，由于超新星的類型及其延時(shí)成像的持續(xù)時(shí)間，這八顆超新星中只有兩顆成為測(cè)量哈勃常數(shù)的可行候選者。
當(dāng)來(lái)自恒星爆炸等物體的光在到達(dá)地球的途中穿過(guò)星系或星系團(tuán)并被巨大的引力場(chǎng)偏轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)生引力透鏡效應(yīng)。光線沿著不同的路徑分裂，在我們看到的天空中形成了超新星的多個(gè)圖像。根據(jù)路徑之間的差異，超新星圖像會(huì)延遲幾個(gè)小時(shí)到幾個(gè)月甚至幾年。精確測(cè)量多幅圖像之間到達(dá)時(shí)間的差異可以得出限制哈勃常數(shù)的距離組合。
“在這種情況下，用與更常見(jiàn)的方法完全不同的方法探測(cè)這些距離，可以幫助解釋為什么各種測(cè)量技術(shù)產(chǎn)生了不同的結(jié)果，”Strolger項(xiàng)目的聯(lián)合負(fù)責(zé)人、STScI的賈斯汀·皮雷爾補(bǔ)充說(shuō)。
這幅插圖使用了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的超新星Refsdal的圖像，展示了大質(zhì)量星系團(tuán)MACS J1149.6+2223的引力如何彎曲和聚焦其背后超新星發(fā)出的光，從而產(chǎn)生了爆炸恒星的多幅圖像。上圖顯示，當(dāng)恒星爆炸時(shí)，其光穿過(guò)空間并遇到前景星系團(tuán)。光路被星系團(tuán)的引力彎曲，并轉(zhuǎn)向新的路徑，其中幾條指向地球。因此，天文學(xué)家看到了這顆正在爆炸的恒星的多幅圖像，每一幅圖像都對(duì)應(yīng)于其中一條被改變的光路。每個(gè)圖像通過(guò)星團(tuán)的路徑不同，到達(dá)的時(shí)間也不同。在下圖中，重定向的光穿過(guò)星團(tuán)內(nèi)的一個(gè)巨大橢圓星系。這個(gè)星系增加了另一層透鏡。圖像:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、a . Fields（STScI）和j . depas quale（STScI）。科學(xué):美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局和s . Rodney（JHU）和FrontierSN小組；T. Treu（加州大學(xué)洛杉磯分校）、P. Kelly（加州大學(xué)伯克利分校）和格拉斯團(tuán)隊(duì)；j . Lotz（STScI）和Frontier Fields團(tuán)隊(duì)；m . Postman（STScI）和沖突小組；和z .萊維（STScI）
大海撈針
羅曼的廣泛調(diào)查將能夠比哈勃更快地繪制宇宙地圖，望遠(yuǎn)鏡在一張圖像中“看到”的面積是哈勃的100多倍。
皮雷爾解釋說(shuō):“這臺(tái)新望遠(yuǎn)鏡將允許我們?cè)谝粡埧煺罩锌吹秸麄€(gè)森林，而不是收集幾張樹(shù)木的照片。”
特別是，高緯度時(shí)域調(diào)查將重復(fù)觀察同一地區(qū)的天空，這將使天文學(xué)家能夠研究隨時(shí)間變化的目標(biāo)。這意味著為了找到這些非常罕見(jiàn)的事件，將有大量的數(shù)據(jù)——每次超過(guò)50億像素——需要篩選。
由Strolger和Pierel領(lǐng)導(dǎo)的STScI團(tuán)隊(duì)正在通過(guò)一個(gè)由美國(guó)國(guó)家航空航天局空間和地球科學(xué)研究機(jī)會(huì)（ROSES）資助的項(xiàng)目為在Roman數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)引力透鏡超新星奠定基礎(chǔ)。該項(xiàng)目由Nancy Grace Roman太空望遠(yuǎn)鏡研究和支持參與機(jī)會(huì)計(jì)劃資助。
“因?yàn)檫@種情況很少見(jiàn)，充分利用引力透鏡超新星的潛力取決于高水平的準(zhǔn)備工作，”皮雷爾說(shuō)。“我們希望提前準(zhǔn)備好尋找這些超新星的所有工具，這樣當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，我們就不會(huì)浪費(fèi)任何時(shí)間篩選萬(wàn)億字節(jié)的數(shù)據(jù)。”
該項(xiàng)目將由來(lái)自全國(guó)各美國(guó)國(guó)家航空航天局中心和大學(xué)的研究人員團(tuán)隊(duì)實(shí)施。
準(zhǔn)備工作將分幾個(gè)階段進(jìn)行。該團(tuán)隊(duì)將創(chuàng)建數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化管道，旨在自動(dòng)檢測(cè)羅曼成像中的引力透鏡超新星。為了訓(xùn)練這些管道，研究人員還將創(chuàng)建模擬成像:需要5萬(wàn)個(gè)模擬鏡頭，而目前已知的實(shí)際鏡頭只有1萬(wàn)個(gè)。
Strolger和Pierel團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化管道將補(bǔ)充為研究Ia型超新星暗能量而創(chuàng)建的管道。
“羅曼確實(shí)是第一次有機(jī)會(huì)創(chuàng)造引力透鏡超新星的黃金標(biāo)準(zhǔn)樣本，”Strolger總結(jié)道。“我們現(xiàn)在的所有準(zhǔn)備工作將生產(chǎn)所需的所有組件，以確保我們能夠有效地利用宇宙學(xué)的巨大潛力。”
南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡由位于馬里蘭州格林貝爾特的美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心管理，參與單位包括美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和南加州的加州理工學(xué)院/IPAC分校、位于巴爾的摩的太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所，以及一個(gè)由來(lái)自不同研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家組成的科學(xué)團(tuán)隊(duì)。主要的工業(yè)合作伙伴是科羅拉多州博爾德的鮑爾航空航天技術(shù)公司；佛羅里達(dá)州墨爾本的L3Harris技術(shù)公司；和加州千橡市的Teledyne科學(xué)成像公司。