韦伯望远镜拍到两条巨大光弧,其中三个亮点引起科学家注意
这是韦伯望远镜拍摄的深空图片,我们目光所及之处每一个亮点、每一处方位都是一个个星系。
在这张惊叹的图片中我们把目光放到左上角。
看到这些明亮弯曲的光弧了没。
在这里天文学家有了一个了不起的发现。
我们注意看左边这条光弧,仔细观察会看到三个明亮的斑点。
这三个斑点很特别,它们是同一个天体不同时段的引力透镜三重像。
这样特殊的性质让天文学家有了一个探测被称为宇宙学危机--哈勃冲突的机会。
大家听的是不是一愣一愣的这么多名词有点摸不着头脑,不知所以然。
没事,这期就和大家详细的聊聊韦伯这张图片的奥秘。
那还是老规矩,我们先来看下韦伯拍摄的这张照片的方位,总得先知道拍摄的天体在哪,是吧。
韦伯拍摄的这张图片是在大熊座。
大熊座大家肯定可以找到它的方位,因为这个星座有一个非常具有辨识度的北斗七星。
我们从勺口开始,这几颗星依次是天枢、天璇、天玑、天权。
顺着天玑这颗星往大熊座腿部这里可以看到太阳守、太尊这两颗星,韦伯这次拍摄的目标便是在太尊这颗星的附近。
目标天体是一个被称为G165的星系团,星系团就是好多星系聚集到一起的一个组合体,G165呢就是这样的组合。
这个星系团距离我们很远,大概在36亿光年这个样子。
那对深空场比较了解的伙伴可能都会知道。
在这些星系聚集一起的星系团周边我们往往会发现一个特殊的天文现象,就是引力透镜效应。
我们可以看到一些弯曲的光弧,有的是细长的光弧有的是宽扁的光弧。
但不管是细长还是宽扁,它们都是扭曲的形状,这和附近正常的星系完全不同,看着非常的特别,好像望远镜出现了故障一样,但这并不是故障,这是宇宙本身就存在的一种现象-引力透镜成像。
引力透镜是引力场偏折光线产生的一种类透镜行为的效应。
它是1936年由爱因斯坦提出。
简单的来说就是光在经过引力场时会发生偏折,而引力场越强偏折的角度就越大,那么当偏折到一定角度后就会形成类似透镜的现象,把光线扭曲形成一个扭曲而放大的像。
那些弯曲的光弧就是这个现象。
所以说光弧是星系团背后天体的一个虚像,它们的真身位于星系团背后很远的距离。
那韦伯拍摄的这条光弧呢。
它的真身是距离我们大约102亿光年的一个星系,2015年的时候哈勃望远镜也曾拍到了它的引力透镜成像。
但不同的是韦伯在2023年拍摄时光弧中出现了三个亮点。
所以这三个亮点是什么,引起了天文学家的注意。
那它们是什么呢。
经过韦伯的观测,天文学家确定这是恒星爆炸所释放的光,也就是我们所说的超新星爆发。
不过这个超新星爆发并不是我们平常所说的恒星死亡时所形成的超新星,它是白矮星吸积伴星后产生的超新星爆发,这种爆发被称为Ia型超新星。
而Ia型超新星有一个特殊的作用,就是可被当做用来测量宇宙距离的标注烛光。
韦伯这次拍摄的这个Ia超新星被引力透镜形成了三个像,并且有趣的是这三个像的时间存在延迟。
也就是这三个点是这个超新星三个不同时间段的成像,就好比我们开车时的动作开门、坐到车内、再关门这三个不同时间产生的动作,天文学家以 2a2b2c来标记这三个成像,它们所对应的具体时间顺序是2a先与2c、2c先于2b。
所以,这次发现的超新星即是Ia型超新星,又有引力透镜效应,又存在三个不同时间段的成像,这让天文学家有了一个计算哈勃常数的机会。
哈勃常数是描述宇宙膨胀速率的一个关键参数,它是我们理解宇宙膨胀快慢、宇宙大小以及年龄的重要数据。
但就是这个重要的数据,我们用不同的方法计算却出现了两种不同的数值。
一个是利用微波背景辐射计算的数值,一个则是利用标准烛光宇宙阶梯计算的数值。
利用微波背景辐射计算的数值是67.4KM/S/MPC,而利用宇宙阶梯计算的数值是73KM/S/MPC。
按道理依据不同的方式我们应该得到相同的膨胀速率,但事实却不是。
所以到底是什么导致了不同的结果,这是目前研究宇宙面临的巨大难题,这个难题便被称为哈勃冲突。
对于哈勃冲突的解释之前有一个猜测,说是宇宙微波背景辐射计算的哈勃常数代表的是早期的宇宙膨胀速率,但标准烛光测量的距离都不是很遥远,所以代表的是晚期的膨胀速率,所以出现了差异。
这个猜测是否正确呢,这需要测量更加遥远的标准烛光,因为距离越远代表我们看到的宇宙越年轻,那么计算出的哈勃常数也就能代表早期宇宙的数据。
所以当韦伯拍到了这颗超新星并得知它的距离后,这让天文学家有了验证那个猜测的机会,他们也形象的给这颗超新星起名为SN hope,代表着了解宇宙膨胀速率新的希望。
目前有好几个团队在依据这颗超新星计算哈勃常数,为了防止偏差,他们都是保密独立计算最后在各自公布结果。
目前这个团队公布的结果是75公里/秒/百万年差距,这和之前依据近距离的标准烛光计算结果一致,所以从这个数据来看,距离遥远的宇宙与本地宇宙的膨胀速率一致,也就是这似乎与早期和晚期无关,这证实了哈勃冲突的存在-两种方式计算的确存在矛盾。
但这也要等其它团队计算的结果,看看是否与这个计算一致。
该团队的研究结果目前已发布预印本网站正在接受同行评审。
好了,这个就是对本次研究的一个大致解读,那本期视频就到这里了,我是腾宝,一个热爱天文的科普创作者,还希望大家多多关注与支持,我们下期再见谢谢大家。