由于來(lái)自放大，倍增成像超新星的數(shù)據(jù)，由明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城分校研究人員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組成功地使用了一種首創(chuàng)的技術(shù)來(lái)測(cè)量宇宙的膨脹率。他們的數(shù)據(jù)提供了對(duì)該領(lǐng)域長(zhǎng)期爭(zhēng)論的見(jiàn)解，可以幫助科學(xué)家更準(zhǔn)確地確定宇宙的年齡并更好地了解宇宙。

這項(xiàng)工作分為兩篇論文，分別發(fā)表在《科學(xué)》和《天體物理學(xué)雜志》上。

在天文學(xué)中，宇宙膨脹有兩種精確的測(cè)量，也稱為“哈勃常數(shù)”。一個(gè)是根據(jù)附近對(duì)超新星的觀測(cè)計(jì)算得出的，第二個(gè)使用“宇宙微波背景”，即大爆炸后不久開(kāi)始在宇宙中自由流動(dòng)的輻射。

然而，這兩個(gè)測(cè)量結(jié)果相差約10%，這引起了物理學(xué)家和天文學(xué)家的廣泛爭(zhēng)論。如果兩個(gè)測(cè)量結(jié)果都是準(zhǔn)確的，那就意味著科學(xué)家目前關(guān)于宇宙構(gòu)成的理論是不完整的。

“如果新的獨(dú)立測(cè)量證實(shí)了哈勃常數(shù)的兩個(gè)測(cè)量之間的分歧，它將成為我們對(duì)宇宙理解的盔甲上的一個(gè)裂縫，”兩篇論文的第一作者，明尼蘇達(dá)大學(xué)物理與天文學(xué)學(xué)院助理教授帕特里克凱利說(shuō)。

“最大的問(wèn)題是，一個(gè)或兩個(gè)測(cè)量是否存在問(wèn)題。我們的研究通過(guò)使用一種獨(dú)立的、完全不同的方法來(lái)測(cè)量宇宙的膨脹率來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

明尼蘇達(dá)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)能夠使用凱利在2014年發(fā)現(xiàn)的超新星的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算這個(gè)值 - 這是有史以來(lái)第一個(gè)多重成像超新星的例子，這意味著望遠(yuǎn)鏡捕獲了同一宇宙事件的四張不同圖像。發(fā)現(xiàn)后，世界各地的團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)這顆超新星將在2015年重新出現(xiàn)在一個(gè)新的位置，明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn)了這張額外的圖像。

這些多幅圖像的出現(xiàn)是因?yàn)槌滦潜恍窍祱F(tuán)引力透鏡，這種現(xiàn)象是來(lái)自星系團(tuán)的質(zhì)量彎曲并放大光。通過(guò)使用2014年和2015年圖像出現(xiàn)之間的時(shí)間延遲，研究人員能夠使用挪威天文學(xué)家Sjur Refsdal在1964年開(kāi)發(fā)的理論來(lái)測(cè)量哈勃常數(shù)，該理論以前不可能付諸實(shí)踐。

凱利說(shuō)，研究人員的發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有絕對(duì)解決爭(zhēng)論，但他們確實(shí)提供了對(duì)問(wèn)題的更多見(jiàn)解，并使物理學(xué)家更接近于獲得最準(zhǔn)確的宇宙年齡測(cè)量結(jié)果。

“我們的測(cè)量有利于宇宙微波背景的值，盡管它與超新星值沒(méi)有強(qiáng)烈的分歧，”凱利說(shuō)。“如果對(duì)未來(lái)超新星的觀測(cè)也受到星團(tuán)的引力透鏡產(chǎn)生類(lèi)似的結(jié)果，那么它將確定當(dāng)前超新星值的問(wèn)題，或者我們對(duì)星系團(tuán)暗物質(zhì)的理解。

使用相同的數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，目前一些星系團(tuán)暗物質(zhì)模型能夠解釋他們對(duì)超新星的觀測(cè)。這使他們能夠確定星系團(tuán)中暗物質(zhì)位置的最準(zhǔn)確模型，這是一個(gè)長(zhǎng)期困擾天文學(xué)家的問(wèn)題。