「愛因斯坦十字」重現90億年前超新星爆炸

2015-03-06 20:00

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哈伯太空望遠鏡記錄到完美的「愛因斯坦十字」(NASA)

哈伯太空望遠鏡記錄到完美的「愛因斯坦十字」(NASA)

距離地球90億光年之外的超新星在歷史上只爆炸一次,但未來10年間,我們將可再看見這個過程4次!天文學家於2014年底觀測到的「愛因斯坦十字」(Einstein Cross),是廣義相對論對光線扭曲解釋的完美實證。物理學大師愛因斯坦(Albert Einstein)認為這個重力理論是如此地美麗,並曾知名地向學生表示,如果他的理論未能成真,他會為神感到遺憾。目前看來,即將於14日迎來136歲冥誕的這名物理學家所言依然是對的。

「宇宙透鏡」彎曲光線

距今100年前,愛因斯坦發表廣義相對論。他認為巨大的物質或能量會扭曲光的路徑,甚至可以彎曲時空。此理論最知名的例證之一為「重力透鏡效應」(gravitational lensing),這指的是當光經過重力場時,會產生彎曲、放大及改變路徑的現象,其程度取決於重力場的強弱。這個理論在1919年的日食得到了戲劇化的驗證,宇宙透鏡的現象也在1979年首次被發現。

但2014年11月由哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)記錄到的「愛因斯坦十字」,依然是天文學家首次發現的完美四重十字。距離地球90億光年之外的一次超新星爆炸產生的光,在距離地球50億光年的巨大星系團MACS J1149.6+2223的放大及彎曲後,製造出4個鏡像,且呈十字形狀排列。

(紐約時報)

如果沒有這個「宇宙透鏡」的放大效果,即使是哈伯太空望遠鏡也無法觀測到這次爆炸。天文學家已在利用透鏡效果,觀察一些宇宙中比較黯淡的星體現象。

爆炸過程將重演4次

更奇異的是,根據天文學家推算,這次超新星爆炸的過程,在未來10年內還會在天空的不同地點重演4次。這是由於光依循不同的路徑行進,途中經過不同影響其路徑的因素。就像是4班火車從同一個車站出發,但行駛的鐵道不同,因此也在不同的時間抵達終點站。

這將是天文學家首度有機會觀測同樣的爆炸事件4次。哈佛─史密森尼天體物理學中心(CfA)天體物理學教授柯什納(Robert Kirshner)解釋,「我們看過了宇宙透鏡,也看過超新星爆炸。我們甚至也看過經過宇宙透鏡的超新星爆炸。但重覆出現的影像,是我們一直想要觀測到的。」

稀有而特殊的超新星爆炸

甚至是這顆超新星本身也十分與眾不同。超新星爆炸是宇宙中最稀有、劇烈的事件之一,在一個典型的銀河中,大概每100年才會發生一次。天文學家發現,這顆超新星爆炸的光芒在過去4個月內越來越亮,而不像一般情況,在來到最亮點後逐漸暗去。

它爆炸的光譜也不符合目前任何一種已知的超新星種類。天文學家推測,這顆超新星可能是一種特殊的核塌縮超新星。天文學家也猜測,90億年前星體的常規可能與現在有些許的差異。

天文學家可藉此研究暗物質及宇宙擴張

透過模擬,天文學家認為這顆超新星在過去也曾經露面過,分別在1964年與1995年。

(紐約時報)

透過持續追蹤未來爆炸影像出現的時間,天文學家可以透過影像出現的時間間隔,蒐集更多關於宇宙擴張的資訊,並對暗物質(dark matter)有進一步的了解;因為暗物質在星系團中分布的情形才是扭曲光線的主要影響因子。

這份報告於5日發表於《科學》(Science)期刊的廣義相對論發表百年紀念特刊上。

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