新韦布天际千里镜透镜巡天：能否考据天下推广表面？锦州塑料挤出设备厂家

VENUS巡天技俩与行星毫谈论，其缠绵是发现多重引力透镜应的新星。该技俩的愿景是助力精准测定天下推广速率。

这张艺术示意图展示了配景天体中发生新星爆发时，其光泽若何被出路大质地天体（引力透镜）弯曲成多条旅途。这使得来自配景星系中新星的光以不同期间到达地球，短的时候延长仅额外分钟或数小时，而长的不雅测延长瞻望可达数十年以致数百年。 图片来源：斯德哥尔摩大学奥斯卡克莱因中心SamuelAvraham与JoelJohansson

目前天下学中大的谜题在于天下的推广：两类不同的测量法各自里面放胆致，但彼此之间却存在法长入的矛盾。 种潜在的理考试可通过弃取立于这两类法的新本领来开展，举例多重引力透镜新星法，但需要多半统计样本撑捏。 目前，咱们正开展项嘻是图的、为期两年的詹姆斯韦布空间千里镜不雅测筹谋，旨在门处理这谜题。以下先容该筹谋确当前进展及将来伏击期待。

咱们身处天下之中，难得之处在于只可从地球这单视角来不雅测它。咱们的悉数测量器具和仪器齐局限于太阳系之内，而太阳系又位于星河系、本星系群以及天下局部区域之中。咱们只可生存在当下：即大爆炸发生之后的某时刻。若想相连这个天下的内容——包括它的构成要素、发祥以及演化成当天时势的经过——咱们唯可依赖的，等于此时此地所能获取的不雅测数据。尽管这种不雅测才能为强大，却也畸形受限。

因此，从科学的角度启程，咱们长期尽力于利用悉数可行的法：

每种测量本领， 每组立不雅测数据， 每种表面器具， 以及咱们所能获取的每份质地、关联强的数据。

为尝试理清这切，在探索天下内容的经过中，咱们所能建议的伏击问题之，不仅在于天下是否正在推广，在于天下推广的速率究竟有多快。目前，不同不雅测团队弃取彼此立的法进行测量，却得出了两个略有各异的数值。

67kmsMpc，这是使用早期古迹法（举例天下微波配景辐射或大门径结构中留住的重子声学飘浮特征）所得到的数值； 或73kmsMpc，这是使用距离门路法（从近处天体开动，逐渐测量远处天体）所得到的数值。

这难题被称为哈勃张力，大致是目前天下学域靠近的大未解之谜。但项新的詹姆斯韦布空间千里镜（JWST）不雅测筹谋有望通过种全新法为该问题提供新想法：利用多重引力透镜应下的新星不雅测。尽管听上去颇具挑战，这大致恰是当前受期待的新式辩论法。其旨趣如下：尽管该技俩称呼——VENUS——在天体裁界已有不同的含义，因而号称天体裁史上定名不妥贴的技俩之，但它仍有可能为咱们解开这首要谜题提供所需的要道脚迹。

此处展示了阿贝尔S1063星系团在9个不同波长滤光片（波长范围从0.9至4.8微米）下的图像，总曝光时候达120小时。这是韦布空间千里镜对已知质地大的星系团之所开展的度不雅测之。广博引力透镜应产生的特征即使肉眼也可了了辨别，同配景星系在图像中屡次出现，划分位于几许不同位置。部分被透镜放大的星系呈现两次像，另些则呈现三次、四次以致五次像。 图片来源：R.Endsley

天下中壮不雅的局面之如上图所示。

强引力透镜应是指出路大质地天体的引力使后天体发出的光泽发生弯曲和误会，时常形成多个像、产生强的放大应，并致多条光路将同配景天体屡次呈现在不雅测者目下； 弱引力透镜应是指出路天体的引力使后光源的体式发生微小畸变，将其拉伸为卵形，并沿中心质地散布周围呈弧状散布。

这两种应均可在因斯坦广义相对论中得到表面预言，也均可通过不雅测大质地星系团对配景天体产生的引力透镜应在履行数据中赐与形色。在天下中，密度、质地大的星系团所产生的引力透镜应强锦州塑料挤出设备厂家，进而可在同视场中产生数目多的多重透镜化及多重成像配景星系。

由于星系是新星爆发的活跃区域，因此领有多多重引力透镜星系（尤其是恒星形成行为剧烈的星系）的区域，为咱们提供了不雅测多重引力透镜新星的佳机会——这类事件施展为：同颗新星先在某个星系图像中出现，随后在另幅图像中按可预测的时候延长再次败露。

哈勃天际千里镜拍摄的这张图像自大了2014年末不雅测到的引力透镜新星——Refsdal新星——初四幅成像（S1–S4）的位置。整整376天后，天体裁在SX位置探伤到了五幅成像。通过分析这些成像之间的时候延长以及光泽因引力透镜应产生的拉伸特征，咱们不错估算天下的推广速率。跟着不雅测到的多重成像新星数目连接加多，这法有望成为测定天下推广速率的要道妙技。 图片来源：P.L.Kelly等，《科学》，2023

这应早在多年前就已被预言。这次不雅测放胆令东说念主刺眼，因为它证实了该局面如真的咱们的天下中发生。此外，这不雅测局面为尽力于测定天下推广速率的辩论者们带来了伏击的天下学但愿：它提供了种新颖且立的法，可用于测量新星发出的光在沿两条光路传播期间通盘时段内的天下推广速率。

其念念路如下。

先，你发现个被多重引力透镜放大的星系，其光泽沿至少两条、以致可能多达五条或多不同的光路传播到达不雅测者。 接着，你尽可能精准地画图出出路星系团的质地散布图，并利用自后天体所发出的、被弯曲和误会的光泽，结强引力透镜与弱引力透镜应，反献艺该出路透镜天体的质地散布，包括各阶引力透镜等势线。 然后，你计较不同光路所对应的光传播时候延长，从而在某幅像中不雅测到暂现事件（举例新星爆发）时，能够准确先见该事件将在其余像中出现的位置与时刻。 后，你搜寻这类要道的新星事件，并将履行不雅测到的时候延长与表面预测值进行比对，通过二者之差算出该新星爆发以来天下所阅历的推广进度（亦即天下门径因子的变化），并跨越连接天下的推广速率。

此处展示了星系团PLCKG165.767.0，其配景中可见受引力透镜应影响的远处星系。左侧显贵的橙弧状结构被称为弧2，其中包含迄今发现的距离二远的Ia型新星；该新星已被詹姆斯韦布空间千里镜在三幅图像中重迭不雅测到，并已在图中赐与标注。当星系中爆发弥散多的新星时，可使其不雅测亮度暂时增强。 图片来源：E.Siegel

2023年，由布伦达弗赖伊的项辩论次发现了颗多重透镜化的Ia型新星，独立行将其定名为新星H0pe，因为这种法有望处理哈勃常数（H₀）测量值之间的争议。固然，仅凭颗这么的新星还不及以处理问题，因为每步齐存在缺欠和省略情。事实上，在好意思国天体裁会247次会议上，项对新星H0pe的再行分析自大，仅凭这事件断出的哈勃常数佳值竟偏移了达4kmsMpc——研讨到当前争议焦点在于真的值究竟是67kmsMpc如故73kmsMpc，这偏移量可谓其显贵。

因此，下步并不单是是精准地测量下个出现的事件，而是要网罗多半此类事件的统计数据。在大多数科学域，包括本应用在内，统计缺欠的大小时常与1√N成正比，其中N是你所领有的立数据点数目。若数据点由1个增至4个，缺欠将减半；若增至100个，缺欠则减少90。正因如斯，天体裁尤其但愿充分利用詹姆斯韦布空间千里镜的强大不雅测才能，对大质地星系团里面及相近区域开展系统巡天，以搜寻多具惟恐候延长特征的多重引力透镜新星。

该示意图展示了包含新星的多重引力透镜星系的几何结构。当光泽离开该星系时，可沿多条旅途传播，各旅途总长度不同，从而致新星的光在多个位置以不同期间到达，形成多个像并存在时候延长。这法可用于立于天下距离门路和早期古迹法，精准地测定天下推广速率。 图片来源：NASAJWSTVENUS作组

新建立的JWSTVENUS作技俩即以此为缠绵，其中VENUS代表重生、未探明源的广域探索。尽管这可能是天体裁史上厄运、具误的缩写词之——而对个充斥着种种缩写的域而言，这评价已生命关天——但该技俩自己却为出。迄今已发现多半远处而素雅的星系团，借助詹姆斯韦布空间千里镜（JWST）等千里镜或不雅测开发，单次指向即可成像大体积强引力透镜区域。事实上，目前已证实近100个质的星系团，均十分适行为该类技俩的不雅测缠绵。

因此，VENUS技俩的缠绵是利用算计300小时的詹姆斯韦布空间千里镜不雅测时候，在多个不同波段对多达70个星系团进行屡次不雅测，不雅测周期捏续约两年。其中枢缠绵是搜寻并识别：

多重引力透镜星系，其图像因引力透镜应而被放大并增亮；其中部分星系正处于恒星形成阶段，隔热条PA66是新星爆发的有益候选体；当此类星系中发生新星爆发时锦州塑料挤出设备厂家，该新星将在该星系的不同透镜图像中于不同期刻出现。

梦想情况下，这些不雅测将发现几许个被屡次引力透镜放大的新星，它们正处于爆发初期、即光变曲线正在上涨并尚未到达峰值亮度的阶段；唯一不雅测到这阶段，才能利用此类事件测量天下的推广速率。

这张图像结了詹姆斯韦布空间千里镜（JWST）与哈勃空间千里镜（Hubble）的不雅测数据，展示了对星系团ElGordo（ACTCLJ0102−4915）所构建的新引力透镜质地模子。图中三条曲线划分代表弃取三种不同质地重建法所得出的大透镜放大率名义。悉数星系团均具有各自特的透镜放大特，其大放大应沿特定抽象散布。预碰撞与后碰撞星系团之间的各异，是支捏暗物资为当前天下不雅测局面主要成因的要道左证之。 图片来源：J.M.迭戈等（PEARLS作组），《天文与天体物理学报》，2023年

在项令东说念主奋斗的进展中，VENUS作技俩刚刚公布了其批辩论服从，其中多项服从于2026岁首在好意思国天体裁会247次会议前次发布。在所不雅测的约70个星系团中，共发现了六颗被屡次引力透镜放大的新星。固然，其中部分新星并不极度适用于天下学辩论，尤其是对天下推广速率的测量。举例，有颗新星在其光变曲线中已处于衰减阶段，即正在变暗，因此法通过其多像之间的时候延前途行精准测量。

另颗新星阿瑞斯在某种兴趣上颇为引东说念主留神：当目前参与金星（VENUS）作技俩的科研东说念主员大多已退休或离世之时，它将正巧过问可不雅测窗口。这为咱们考据届时所开发的天下图景提供了选藏机会，但其不雅测数据不太可能对处理哈勃常数张力问题起到要道作用。

这张多图像展示了MJ0308星系团中的片感兴味区域，该图像是VENUS作技俩利用詹姆斯韦布空间千里镜（JWST）开展不雅测所获，并融了哈勃空间千里镜的影像数据。图中以白圆圈标出的位置，是同星系因引力透镜应而形成的多个像；其中幅图像中可见颗新星，另幅图像中的对应位置则滞后约60年才败露该新星事件。这颗被定名为阿瑞斯（Ares）的新星，瞻望需待将来数十年后，其延长图像与早期图像结分析，能为天下学辩论提供入的信息。 图片来源：好意思国国航空局（NASA）詹姆斯韦布空间千里镜（JWST）VENUS作技俩

这固然也曾项相配酷的发现。它是迄今发现的距离远的十颗新星之，亦然迄今发现的时候延长长的多重引力透镜新星。该新星共形成三幅像，咱们将来还将不雅测到它两次重现，尽管这需要极度长的时候。正如后生科学、VENUS技俩成员康纳拉里森博士所言：

如斯漫长的强引力透镜新星图像间延长此前从未被不雅测到，这可能带来次预测实验的难得机遇，从而对天下学演化施加前所未有的精准连接。尽管难以先见将来数十年间科学界关切的中枢问题将是什么，但不错校服的是，这次重现将为咱们提供迄今精准的单步天下学测量机会。

此外，VENUS作技俩批图像中发现的六颗新星，有助于咱们准确地估算两个参数：

天下历史中新星爆发率的变化，以及远处星系中恒星形成率与新星爆发率之间的关联； VENUS巡天不雅测筹谋沿途预期不雅测中所涵盖的新星总和量，其中约半的不雅测尚未完成。

保守地揣度，若前半部分不雅测发现了六颗新新星，则后半部分不雅测预期将发现6±√6颗，即约3.5至8.5颗新新星。履行上，放胆终取决于不雅测数据自己，而每颗新发现的新星，齐为精准测定天下推广提供了新的机会。

在星系团MJ0417配景中发现的新星雅典娜（SNAthena）呈现为条细长蜿蜒的曲线，其上有两处亮堂的闪光点，是利用时候延长天下学法测量天下推广的梦想候选缠绵。 图片来源：NASAJWSTVENUS作技俩

可是，恰是上这张新图像令天体裁繁荣。在星系团MJ0417中，辩论东说念主员发现了颗位于度引力透镜误会星系内的新星，使其成为连接哈勃常数H₀（即天下推广速率）的梦想候选体。与新星Ares不同，新星Athena将在另幅透镜图像中再次出现，其重面前候瞻望仅为1至2年，因尔后续借助詹姆斯韦布空间千里镜开展的不雅测有可能见效捕捉到它的再次爆发。

通过精细地测量宿主星系团自己，以及详实地描绘受出路引力透镜应影响的配景光源，咱们不错构建精准的引力透镜质地散布图。这些修订的透镜图进而提供对于放大率和光传播时候延长的准确信息，从而精准地测定天下学参数。此外，跟着不雅测样本数目的连接积聚，咱们有望取得对于天下举座推广速率的可靠统计放胆，这种统计放胆所依赖的是多半立系统的综分析，因而能够有镌汰单个系统可能存在的系统偏差或测量缺欠的影响。

由CATS团队构建的Abell2744星系团引力透镜图，在詹姆斯韦布空间千里镜发布其对Abell2744的不雅测放胆之前，是基于哈勃数据对该星系团透镜应的佳重建。 （来源：STScINASACATS团队R.Livermore（德克萨斯大学奥斯汀分校））

请稽察上

具有长的波长阴私范围，能够不雅测到暗、红且距离远的配景星系及星系团成员； 具备多波段的不雅测才能，能了了地揭示星系里面恒星、气体和尘埃的散布与质； 具有的空间分辨本，能够了了地呈现天体结构细节，并减小角度测量的省略情。

这意味着咱们不错利用JWST的数据制作出比哈勃时期显贵的引力透镜图。

这意味着，跟着咱们捏续对这些星系团开展持久不雅测，VENUS作组的辩论服从将只是是这新式科学辩论的起首。他们将为咱们提供批几许例经多重引力透镜放大的新星，可用于时候延长天下学这测量法，以致可能次以精度、低缺欠的式，利用这新兴本领测定天下的推广速率。可是，其真的兴趣——亦然尤为引东说念主刺眼的地——在于，它将为后续积聚弥散数目的透镜化新星奠定基础，从而匡助咱们判别当前天下推广速率的测量值究竟倾向于偏的数值（约73kmsMpc），如故偏低的数值（约67kmsMpc）。

该四幅图像展示了包含亮新星SN2025wny的天体系统的大地成像放胆。图中以白圆圈标出的A至D区域，是引力透镜应产生的该新星的四个成像；以红圆圈标出的区域，则是参与出路透镜作用的两颗星系。右下角图像自大了扣除出路星系光之后所呈现的新星四个成像。 致谢：J.Johansson等，《天体物理学杂志通信》

而这恰是令东说念主繁荣之处。对于哈勃张力这谜题，咱们理当预期这些时候延长新星测量——即多重引力透镜新星的测量——会与距离门路测量放胆致，约为73kmsMpc。原因在于，悉数距离门路测量齐是从咱们当前所处的位置启程，不雅测来自天下以前某时点发出、但并非源自得爆炸自己的信号。这类时候延长新星也属于这边界。另种法，我称之为早期古迹法，触及跟踪种在天下早期酷热素雅等离子体阶段就已印下的信号——即重子声学飘浮信号——并在很久之后对其进行测量。较低的数值67kmsMpc恰是由此法得出的。

如若这些测量放胆落在该区间，并支捏73千米秒百万秒差距的哈勃常数值，而不支捏67千米秒百万秒差距，则只会跨越加哈勃常数张力之谜，促使咱们追问：当代天下学测量与早期天下不雅测所得的天下推广速率之间是否如实存在各异，以及形成这各异的潜在物理机制可能是什么。反之，若这些测量放胆支捏较低的67千米秒百万秒差距值，且与73千米秒百万秒差距值不相容，则可能为种少数不雅点提供佐证——即天下的演化行径可能偏离当前法式模子的预期，暗意天下中大致存在尚未理会的能量组分，或现存能量组分的质随时候发生演化。

论放胆若何，以新颖且立的式测量天下——正如VENUS作组当前正在开展的工作——将使咱们取得比不进行此类测量时为丰富的理会。从根柢上说，物理学是门实验科学，正如天体裁是门不雅测科学。尽管咱们对当前天下图景的表面意识充满信心，但每次新的不雅测齐为咱们提供了再行意识天下真的面庞的选藏机会。毕竟，对于现实内容的真相就呈现在天下自己之上，而咱们的职责恰是准确地解读它。

关联常识

韦布千里镜（JWST）是由好意思国国航空局、欧洲局和加拿大局联研制的大型红外空间千里镜，于2021年辐照升起。它位于日地系统二拉格朗日点，主镜由18块六边形镀金铍镜片构成，口径达6.5米，忠良度远哈勃千里镜。其主要任务是不雅测天下早期星系形成、恒星与行星系统的出身经过，并分析系新手星大气要素，为相连天下演化提供要道数据。

BY: Ethan Siegel

FY: AI锦州塑料挤出设备厂家