52倍亮的标准烛光

天文学家首次通过引力透镜观察到了一个Ia型超新星。通过已知的超新星爆发光度能直接确定引力透镜的强度，因此不再需要复杂的模型计算。

Ia型的超新星可以说是一个几近完美的标准烛光。因为它们的绝对光度十分的相似。从这个已知的数值和实际测量的光度就能知道它们距离地球的距离。

天文学家们认为，它们几乎相同的光度与其爆发机制有关:当一个白矮星爆发，它会与另一个白矮星合并，或者在双星体统中与一个正常的恒星进行物质交换，由此点燃。与其它的超新星爆发不同，Ia型超新星在爆发后会被热核反应彻底毁灭。由于Ia型超新星的标准烛光的性质，在上个世纪90年代末为宇宙的探索作出了巨大贡献。该项成果获得了2011年的诺贝尔物理学奖。

来自瑞典斯德哥尔摩大学的Ariel Goobar领导的国际研究小组在Ia型超新星的帮助下首次成功确定了引力透镜的放大效果。2016年9月5日，在加利福尼亚州帕洛玛天文台用1.2米望远镜发现了这个20星等的点状目标。它与intermediate Palomar Transient Factory项目中的目标都不相同。它位于水瓶座位置里一个暗弱星系的中心附近，初步命名为iPTF16geu。10月初，光谱的研究确定其为Ia型超新星并更改命名为SN2016geu。

SN2016geu所在的星系的红移令人惊讶:z=0.09。星系和SN2016geu距离我们有53亿光年远，在这样远的距离超新星应该会变得十分暗弱。除非目标本身十分的明亮，大约应是52倍的亮度。Goobar的团队猜测这是因为引力透镜的作用。若是引力透镜没有这种性质，那么差异仅仅来自超新星预计和测量的光度的差异。

引力透镜是爱因斯坦广义相对论的一个必然结果，在天文学中已经存在了数十年之久。对于SN2016geu的情况，天文家们认为，在地球与超新星之间必然存在一个星系，起到了引力透镜的作用。它不仅将超新星的光度加强，还能其扭曲并形成多个影像。然而，帕洛玛天文台的望远镜不能更详细的呈现点状的来源。因受到大气的扰动，其分辨率大约只有2角秒。因此，Goobar和他的同事们使用了夏威夷W.M Keck天文台的望远镜和智利的ESO甚大望远镜。这两台望远镜都装有自适应的光学原件。这种元件能修正大气带来的影响，从而呈现更清晰的影像。

事实上，特别是Keck的望远镜，分辨出了4个超新星的影像。4个影像的亮度略有不同，它们距离超新星所在的星系中心大约0.26-0.31角秒之间。它们的方位几乎是90度，看上去就像一个十字架一样。星系被强烈扭曲的图像也能在图中看到:透镜外围环状的区域。

被放大的Ia型超新星

因此SN2016geu毋庸置疑的被确定为第一个引力透镜的Ia型超新星。为了检验通常引力透镜模型的准确性，科学家们通过使用引力透镜的模型，对四张图像分析得出的亮度增益系数结论进行了比较，透镜星系视作一个均匀的170亿倍太阳质量的椭圆星系。然而光度的预测与实际观测之间差了3-4倍，显然，这个模型过于简单。

在一个现实的星系中，物质并不是均匀分布的，而是呈现颗粒状的分布。 恒星的分布结构和暗物质的分布也能产生微小引力透镜现象。这反过来又会是光度发生轻微的改变，而不会产生多个影像。而且，在星系中可能存在星际尘埃，它们会吸收超新星发出的光。因为尘埃的数量和吸收光线的强度是未知的，所以无法直接的测量出星系的放大能力。考虑到星系不同的尘埃分布，整个星系对超新星的放大系数大约在4.1-4.8之间。

像SN2016geu这样的多重超新星对于宇宙学意义非凡。通过精确测量光通过四个图像的路径到达地球所需的时间，天文学家可以确定一些宇宙系数——例如哈勃常数，同时这也可以侧面印证宇宙大爆炸理论。

这个方法是挪威天文学Sjur Refsdal家在50年前提出的。在2014年首次观测到的引力透镜超新星就是以Refsdal的名字命名的。然而，与SN2016不同，超新星Refsdal属于ll型超新星，因此不适合进一步研究。

原文载于《Sterne und Weltraum 》2017年第8期