“这颗被命名为‘希望’的超新星，让天文学家在更好地理解宇宙不断变化的膨胀率有更多思维方向。”

詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的一颗引力下运行的超新星画面。（图片来自：美国国家航空和宇宙航行局/欧洲航天局/加拿大标准协会/太空望远镜科学研究所）,B· 弗莱（亚历桑那公立大学）,R· 温得霍斯特（亚历桑那州立大学）,S· 柯文（亚历桑那州立大学）,J· 珍妮特·（佩斯的西澳大利亚大学）,J·萨默斯（亚历桑那州立大学）

哈勃张力来自于这样一个事实，即科学家们无法就由哈勃常数决定下的宇宙膨胀速度精准性达成一致。基本上，速率可以就地（最近的）宇宙开始测量得出，然后追溯到更早——或者，它可以从遥远的（因此是早期的）宇宙开始计算，然后向上计算。问题是这两种方法提供的值不一致。这就是詹姆斯网络空间望远镜（詹姆斯·韦伯空间望远镜）的由来。

詹姆斯·韦伯空间望远镜正在观测的早期宇宙中的引力透镜超新星可能提供第三种测量速率的方法，可能有助于解决这个“哈勃难题”。“这颗超新星被命名为超新星“希望”，因为它给了天文学家更好地理解宇宙不断变化的膨胀率的希望。”

学术团队负责人、亚利桑那大学研究员弗莱在美国宇航局的一份声明中说。

当弗莱和她的全球科学家团队用詹姆斯·韦伯空间望远镜在一个遥远而密集的星系团的中发现三个奇怪的光点时，对超新星“希望”的调查开始了。当哈勃太空望远镜在2015年拍摄到同样的星团PLCK G165.7+67.0或更简单地称为G165时，图像中的这些光点并未被发现。

“这一切从团队提出的一个问题开始：‘之前不存在的三个点是什么？会不会是一颗超新星呢？’”弗莱说道。“初步分析证实，这些点对应着一颗正在爆炸的恒星，是一颗具有罕见特性的恒星。”G165 星系周围的区域被选入 PEARLS 项目是因为它正处于“恒星爆发”时期，即恒星密集形成的时期，每年会孕育出 300 个太阳质量的恒星。如此高的恒星形成率与更高的超新星爆炸发生率相关联。

图一所示为 I a型超新星（图片来源：欧洲航天局）。

超新星“希望”是一种特定类型的超新星，即 Ia 型超新星。这类超新星发生在包含主序星（如太阳）和已耗尽核聚变燃料并变成死壳（即白矮星）的恒星系统的双星中。

如果这些恒星体距离足够近，那么死亡的恒星就可以像宇宙吸血鬼一样，从活着的恒星或“捐赠者”那里吸取等离子体。随着这一过程的持续，物质不断积累，直到引发一场热核爆炸——正如Ia型超新星爆炸。它们的闪光非常均匀，因此成为天文学家用来测量宇宙距离的不二选择。天文学家将Ia型超新星称为“标准蜡烛”。

获得哈勃常数值的一种方法是观察空间阈中的Ia型超新星，测量它们与地球的距离，以及彼此之间的距离，然后测量它们后退的速度。测量宇宙膨胀的另一主要技术包括观察遥远的宇宙，通过推算出宇宙膨胀的速度。这些方法各有不同。而超新星“希望”可以为两种技术之间起乔接作用。

爱因斯坦功不可没

引力透镜效应是阿尔伯特·爱因斯坦在1915年创立的“广义相对论”的引力理论巨著中预测宇宙中存在的一种效应.

广义相对论认为，有质量的物体会引起时空的扭曲，即空间和时间的四维统一，而引力就是由这种弯曲产生的。物体的质量越大，空间的扭曲就越极端，因此，该物体的引力影响就越大。这就是卫星绕行星运行，行星绕恒星运行，恒星绕超大质量黑洞运行的原因。

引力透镜效应是阿尔伯特·爱因斯坦于1915年创立的代表作《广义相对论》中预测未来世界可见的一种宇宙效应。广义相对论认为，有质量的物体会引起时空的扭曲，即空间和时间的四维统一，而引力就是由这种弯曲产生的。物体的质量越大，空间的扭曲就越极端，因此，该物体的引力影响就越大。这就是卫星绕行星运行，行星绕恒星运行，恒星绕超大质量黑洞运行的原因。

时空的这种扭曲还可产生另一个有趣的效果。当光线穿过一个具有强烈扭曲影响的物体时，这个物体称为“引力透镜”，光线的路径绕过该物体的扭曲部分而发生弯曲。光线所走的路径取决于它距离引力透镜的远近程度。

这意味着来自同一物体的光可以经过不同程度和不同长度的弯曲路径。因此，光线可以在不同的时间到达像詹姆斯·韦伯空间望远镜这样的望远镜。这就是图片中超新星“希望”发出的光经过引力透镜G165时所发生的情况。

这张插图展示了一种被称为引力透镜的现象，天文学家用它来研究非常遥远和非常微弱的星系。（图片来源：美国国家航空航天局， 欧洲航空航天局和L· 卡兰达）

“引力透镜对这个实验很重要。透镜，由位于超新星和我们之间的星系团组成，将超新星的光弯曲成多个图像，”弗莱说。“这就像一个三面梳妆镜会呈现一个人坐在它前面的三张不同的照片一样。”

亚利桑那大学的研究人员解释说，在G165 詹姆斯·韦伯空间望远镜的图像中，这种反响就在团队的眼前被证明，中间的超新星图像相对于其他两个图像似乎是翻转的。“为了获得三幅图像，光线沿着三条不同的路径传播。因为每条路径的长度不同，光以相同的速度传播，这颗超新星在爆炸期间的三个不同时间被詹姆斯·韦伯空间望远镜观测到，”弗莱继续说。“在三面镜子的类比中，随后出现了一个时间延迟，右边的镜子描绘了一个人拿起梳子，左边的镜子描绘了一个人正在梳理头发，中间的镜子显示了一个人放下梳子。“三重超新星图像很特别。时间延迟、超新星距离和引力透镜特性产生了哈勃常数的值。”

近距离观察包含三个超新星“希望”的银河系表面。（图片来源：美国国家航空航天局/欧洲航空航天局/加拿大标准协会/太空望远镜研究所/ B· 弗莱（亚利桑那大学），R· 温得霍斯特（亚利桑那州立大学），S· 柯文（亚利桑那州立大学），J· D · 席尔瓦（西澳大利亚大学，佩斯），A· 考克曼（太空望远镜科学研究所），J·萨默斯（亚利桑那州立大学）

研究小组用詹姆斯·韦伯空间望远镜和一些地面仪器跟踪了超新星“希望”，包括位于亚利桑那州霍普金斯山上的MMT 6.5米望远镜和格雷厄姆山上的大型双筒望远镜。

这使得研究小组确认超新星“希望”被锚定在透镜星团G165后面的一个背景星系上。宇宙爆炸发出的光已经在地球上传播了103亿年，这意味着这颗白矮星在宇宙大爆炸后35亿年就爆炸了。

弗莱说：“另一名团队成员通过分析它的光分散到它的组成颜色或来自詹姆斯·韦伯空间望远镜的‘光谱’的演变，进行了另一次时间延迟测量，证实了超新星‘希望’的Ia型性质。”“超新星‘希望’是迄今为止观测到的最遥远的Ia型超新星之一，”

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尽管存在于早期宇宙中，超新星”希望“观测所提供的哈勃常数的值似乎与当地宇宙中其他标准蜡烛的测量值相对应。因此与早期宇宙中其他物体的测量结果不一致。

“团队的研究结果效应很好，”弗莱总结道。“哈勃常数值与当地宇宙的其他测量值相匹配，与宇宙年轻时获得的值有些紧张。詹姆斯·韦伯空间望远镜在第三周期的观测将改善不确定性，允许对哈勃常数进行更敏感的约束。 该团队的研究成果正在经同行专家评审的过程中。

BY:Robert Lea

FY: Jane

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