这幅图显示了一颗白矮星正在从伴星吸积物质。一旦白矮星达到一个特定的质量临界点，它就会爆炸成为Ia型超新星。资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室

 

美国宇航局即将推出的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜将在广阔的时间和空间中观测到数千颗超新星爆炸。通过这些观测，天文学家旨在揭示一些宇宙的奥秘，为了解宇宙遥远的过去和朦胧的现在提供一扇窗户。

 

罗马的超新星调查将有助于澄清目前宇宙膨胀速度的冲突测量，甚至提供了一种新的方法来探测暗物质的分布，这只能通过它的引力效应来检测。这项任务的主要科学目标之一是利用超新星来帮助确定暗能量的本质——一种正在加速宇宙膨胀的无法解释的宇宙压力。

 

空间最大的谜

 

“暗能量构成了宇宙的大部分，但我们实际上并不知道它是什么，”NASA位于南加州的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的高级研究科学家杰森·罗兹(Jason Rhodes)说。“通过缩小可能的解释范围，罗曼可以彻底改变我们对宇宙的理解——而暗能量只是该任务将探索的众多主题之一!”

 

罗曼会用多种方法来调查暗能量。一种方法是观测天空中一种特殊的爆炸恒星，称为Ia型超新星。天富是做什么的？

 

美国宇航局即将推出的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜将在广阔的时间和空间中观测到数千颗超新星爆炸。通过这些观测，天文学家旨在揭示一些宇宙的奥秘，为了解宇宙遥远的过去和朦胧的现在提供一扇窗户。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/CI实验室

 

许多超新星发生时，大质量恒星耗尽燃料，在自身重量的压力下迅速坍塌，然后由于强烈的冲击波从内部喷出而爆炸。在我们的银河系中，这些超新星大约每50年发生一次。但有证据表明Ia型超新星起源于一些双星系统，其中至少包含一颗白矮星——一颗类日恒星的小而热的核心残骸。Ia型超新星更为罕见，在银河系中大约每500年发生一次。

 

在某些情况下，这颗矮星可能会从它的伴星吸取物质。这最终会引发一种失控的反应，一旦它达到一个特定的点，它的质量变得非常不稳定，就会引爆小偷。天文学家还发现了支持另一种情况的证据，即两颗白矮星螺旋状地向对方靠近，直到它们合并。如果它们的综合质量足够高，就会导致不稳定，它们也可能产生Ia型超新星。天富是做什么的？

 

这些爆炸的峰值具有相似的、已知的内在亮度，这就形成了Ia型超新星，即所谓的标准烛光——发射特定数量光的物体或事件，这使得科学家可以用一个简单的公式来计算它们之间的距离。正因为如此，天文学家可以通过简单地测量超新星的亮度来确定它们离我们有多远。

 

天文学家还将利用罗曼来研究这些超新星发出的光，以找出它们远离我们的速度。通过比较它们在不同距离上后退的速度，科学家们将追踪宇宙膨胀的过程。这将帮助我们了解在整个宇宙历史中暗能量是否以及如何变化。

 

“20世纪90年代末，科学家们利用几十颗Ia型超新星发现宇宙正在加速膨胀，”北卡罗来纳州达勒姆的杜克大学(Duke University)的物理学助理教授丹尼尔·斯科尔尼克(Daniel Scolnic)说。他正在帮助设计罗曼的超新星观测。"罗曼会找到成千上万的人，比我们目前看到的大多数人都要远得多"

 

以前的Ia超新星观测主要集中在相对较近的宇宙，主要是由于仪器的限制。罗曼的红外视野、巨大的视野和敏锐的灵敏度将极大地扩展搜索范围，将宇宙的帷幕拉到足够远的一边，使天文学家能够发现数千颗遥远的Ia型超新星。

 

这次任务将详细研究暗能量对宇宙历史一半以上的影响，那时宇宙大约有40亿年到120亿年。探索这个相对未知的区域将帮助科学家们解开暗能量之谜。

 

“Ia型超新星是我们拥有的最重要的宇宙探测器之一，但是当它们离我们很远的时候，我们很难看到它们，”Scolnic说。“我们需要非常精确的测量和一个令人难以置信的稳定仪器，这正是罗曼将提供的。”