28 сентября, 2021

SolusNews.com

Последние новости

Двойная сверхновая звезда открывает новые возможности для тонкой космологии

Космологи нашли способ размножаться Здоровье Измерение расстояний до взрывов сверхновых – один из проверенных и надежных инструментов для изучения таинственной темной энергии, которая заставляет Вселенную расширяться все быстрее и быстрее. Результаты сотрудничества с находящейся поблизости фабрикой сверхновых звезд (SNfactory), возглавляемой Грегом Олдрингом из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли при Министерстве энергетики (Лаборатория Беркли), позволят ученым изучать темную энергию с значительно улучшенной точностью и точностью, обеспечивая надежную перекрестную изучение техники на больших расстояниях и во времени. Результаты также будут центральными в предстоящих крупных космических экспериментах, в которых будут использоваться новые наземные и космические телескопы для проверки альтернативных объяснений темной энергии.

Две статьи опубликованы в Астрофизический журнал Отчет об этих выводах с Кайлом Буном в качестве ведущего автора. В настоящее время я являюсь докторантом в Вашингтонский университетБун – бывший лауреат Нобелевской премии аспирант Сола Перлмуттера, главный научный сотрудник лаборатории Беркли и профессор Калифорнийского университета в Беркли, возглавлявший одну из групп, первоначально открывших темную энергию. Перлмуттер также был соавтором обоих исследований.

Сверхновые были использованы в 1998 году, чтобы сделать поразительное открытие: расширение Вселенной ускоряется, а не замедляется, как ожидалось. Это ускорение, приписываемое темной энергии, составляющей две трети всей энергии во Вселенной, с тех пор подтверждено различными независимыми технологиями, а также более подробными исследованиями сверхновых.

Открытие темной энергии основывалось на использовании особого класса сверхновых, типа 1. Эти сверхновые всегда взрываются примерно с одинаковой максимальной яркостью. Поскольку максимальная наблюдаемая яркость сверхновой использовалась для определения расстояния, оставшиеся небольшие различия в собственной максимальной яркости ограничивали точность, с которой можно было проверить темную энергию. Несмотря на 20 лет улучшений, проводимых многими группами, исследования сверхновых темной энергии до сих пор ограничиваются этими различиями.

Два спектра - сверхновые

На верхнем левом рисунке показаны спектры двух сверхновых – яркость в зависимости от длины волны. Один рядом, а другой очень далеко. Чтобы измерить темную энергию, ученым необходимо очень точно измерить расстояние между ними, но как они узнают, совпадают ли они? На нижнем правом рисунке сравниваются спектры, показывая, что они на самом деле «близнецы». Это означает, что их относительные расстояния можно измерить с точностью до 3 процентов. Яркое пятно в центре верхней части – это изображение космического телескопа Хаббл 1994D (SN1994D) в галактике NGC 4526. Фото: Зося Ростомиан / Лаборатория Беркли; Фото: НАСА / Европейское космическое агентство.

Увеличение числа сверхновых в четыре раза

READ  Америка видит «непривитую пандемию» по мере роста числа случаев заболевания в каждом штате | Корона вирус

Новые результаты, объявленные компанией SNfactory, являются результатом многолетнего исследования, полностью посвященного повышению точности космических измерений сверхновых. Измерение темной энергии требует сравнения максимальной яркости далеких сверхновых, которые находятся на расстоянии миллиардов световых лет от ближайших сверхновых, «всего» в 300 миллионах световых лет. Команда очень подробно изучила сотни близлежащих сверхновых. Каждая сверхновая была измерена несколько раз с интервалом в несколько дней. Изучите каждый спектрометр сверхновых, записывая их интенсивность в диапазоне длин волн видимого света. Для измерения спектров использовался инструмент, специально разработанный для этого исследования, интегрированный полевой спектрометр сверхновой, который был установлен в 2,2-метровом телескопе Гавайского университета в Маунакее.

«У нас всегда была идея, что если бы физика взрыва двух сверхновых была одинаковой, их максимальная яркость была бы такой же. Используя спектры ближайшего сверхнового растения в качестве своего рода компьютерной томографии взрыва сверхновой, мы может проверить эту идею », – сказал Перлмуттер.

Фактически, несколько лет назад физик Ханна Фахури, которая в то время была аспирантом и работала с Перлмуттером, открыла ключ к сегодняшним результатам. Глядя на множество спектров, полученных SNfactory, я обнаружил, что в большом количестве случаев спектры двух разных сверхновых выглядят почти идентичными. Из примерно 50 сверхновых некоторые были почти однояйцевыми близнецами. Когда были подобраны колебательные спектры пары близнецов, для глаза оставался только один путь. Текущий анализ основан на этом наблюдении для моделирования поведения сверхновых в период, близкий к времени их максимальной яркости.

Новая работа почти в четыре раза увеличивает количество сверхновых, используемых в анализе. Это сделало выборку достаточно большой, чтобы применить методы машинного обучения для идентификации этих близнецов, что привело к открытию, что спектры сверхновых типа Ia различаются только тремя способами. Собственная яркость сверхновых также зависит в основном от этих трех наблюдаемых различий, что позволяет измерять расстояния до сверхновых с наблюдаемой точностью около 3%.

READ  Дефицит витамина B12 «Пылающее сердце» может быть признаком того, что у вас низкий уровень витамина B12.

Не менее важно, что этот новый метод не страдает от предубеждений, присущих предыдущим методам, которые наблюдаются при сравнении сверхновых, обнаруженных в разных типах галактик. Поскольку близкие галактики несколько отличаются от далеких галактик, возникли серьезные опасения, что такая зависимость может привести к ложным показаниям при измерении темной энергии. Теперь это беспокойство можно значительно уменьшить, измеряя далекие сверхновые с помощью этого нового метода.

Описывая эту работу, Бун отметил, что «обычное измерение расстояний до сверхновых использует кривые света – изображения, снятые в нескольких цветах, когда сверхновая звезда загорается и исчезает. Вместо этого мы использовали спектр каждой сверхновой. Это стало возможным благодаря методам машинного обучения. Теперь стало возможным различать сложное поведение, которое было ключом к более точному измерению расстояния ».

Результаты боннских статей послужат основой для двух предстоящих крупных экспериментов. Первый эксперимент будет проведен в обсерватории Рубин длиной 8,4 метра, строящейся в Чили, в рамках проекта Space and Time Heritage Survey – совместного проекта Министерства энергетики и Национального научного фонда. Второй НАСАСледующий телескоп Романа Нэнси Грейс. Эти телескопы будут измерять тысячи сверхновых, чтобы улучшить измерение темной энергии. Они смогут сравнить свои результаты с измерениями, выполненными с использованием дополнительных методов.

Алдеринг, который также является соавтором статей, отмечает: «Этот метод измерения расстояний не только более точен, он просто требует единственного спектра, снятого, когда сверхновая звезда ярче и, следовательно, ее легче заметить – это кардинальное изменение! ” Наличие разнообразных методов особенно ценно в этой области, поскольку было обнаружено, что предвзятые мнения ошибочны, и потребность в независимой проверке высока.

Сотрудничество SNfactory включает Лабораторию Беркли, Лабораторию ядерной физики и высоких энергий в Сорбонне, Центр астрономических исследований в Лионе и Физический институт бесконечности 2 в Университете Клода Бернара. Йельский университетУниверситет Гумбольдта в Германии, Институт астрофизики Макса Планка, Китайский университет Цинхуа, Центр физики элементарных частиц в Марселе и Университет Клермон-Овернь.

READ  COVID США: член Совета по борьбе с коронавирусом Джорджии призывает губернаторов нанести удар ножом после госпитализации

Эта работа была поддержана Научным офисом Министерства энергетики, Отделом астрофизики НАСА, Фондом Гордона и Бетти Мур, Французским национальным институтом ядерной физики и физики элементарных частиц и Национальным институтом Земли и астрономии Французского национального центра научных исследований. Немецкий исследовательский фонд, Немецкий космический центр, Европейский исследовательский совет, Университет Цинхуа и Национальный фонд естественных наук Китая.

Сверхновая SN 2011fe

Пример сверхновой: Palomar Transient Factory SN 2011fe, обнаруженная в галактике Вертушка около Большой Медведицы 24 августа 2011 г. Фото: Б.Дж. Фултон, Глобальная сеть телескопов обсерватории Лас-Камбрес

Дополнительная информация

В 1998 году две конкурирующие группы, изучающие сверхновые звезды, проект «Космология сверхновых» и команда по поиску сверхновых, объявили, что они нашли доказательства того, что, вопреки ожиданиям, расширение Вселенной не замедляется, а скорее становится все быстрее и быстрее. Темная энергия – это термин, используемый для описания причины ускорения. Нобелевская премия 2011 года присуждена руководителям двух команд: Солу Перлмуттеру из Berkeley Lab и Калифорнийскому университету в Беркли, руководителю проекта Supernova Cosmology, и Брайану Шмидту из Австралийский национальный университет Адам Рис из Johns Hopkins из команды High-z.

Дополнительные методы измерения темной энергии включают инструмент спектроскопии темной энергии, поддерживаемый Министерством энергетики, возглавляемый лабораторией Беркли, который будет использовать спектроскопию на 30 миллионах галактик в технологии, называемой акустическими барионными колебаниями. Рубин также будет использовать другую линзу, называемую слабой гравитационной линзой.

Рекомендации:

«Включение сверхновых типа 1. I. Изменение спектров при максимальном освещении» К. Бун, Г. Алдеринг, П. Антилогус, К. Арагон, С. Бейли, К. Балтай, С. Бонгард и К. Бутон, Ю. Копин, С. Диксон, Д. Фушез, Э. Ганглер, Р. Гупта, Б. Хайден, В. Хиллебрандт, А.Г. Ким, М. Ковальский, Д. Кюстерс, П.-Ф. Леге, Ф. Мондон, Дж. Нордин, Р. Пейн, Э. Пеконтал, Р. Перейра, С. Перлмуттер, К. А. Пондер, Д. Рабинович, М. Риго, Д. Рубин, К. Рунге, К. Сондерс, Г. Смаджа, Н. Судзуки, К. Тао, С. Таубенбергер, Р. К. Томас и М. Винченци, 6 мая 2021 г., Астрофизический журнал.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abec3c

“Включение близнецов сверхновых типа 1. II. Улучшение оценок космических расстояний” К. Бун, Дж. Олдринг, Б. Антелугус, К. Арагон, С. Бейли, К. Палтай, С. Бонгард, К. Боттон, Ю. Кобейн, С. Диксон Фукс, Э. Ганглер, Р. Гупта, Б. Хайден, В. Хиллебрандт, А.Г. Ким, М. Ковальский, Д. Кюстерс, П.-Ф. Леге, Ф. Мондон, Дж. Нордин, Р. Пейн, Э. Пеконтал, Р. Перейра, С. Перлмуттер, К. А. Пондер, Д. Рабинович, М. Риго, Д. Рубин, К. Рунге, К. Сондерс, Г. Смаджа, Н. Судзуки, К. Тао, С. Таубенбергер, Р. К. Томас и М. Винченци, 6 мая 2021 г., Астрофизический журнал.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abec3b