超新星爆炸距離測量精度提高一倍

宇宙的加速膨脹是暗能量存在的證據。近日，發表在《天體物理學雜誌》上的兩篇論文報告稱，美國勞倫斯伯克利國家實驗室的宇宙學家已經找到將超新星爆炸距離的測量精度提高一倍的方法，這將使科學家研究暗能量的精度和準確性大大提高。

1998年，人們利用超新星發現了一個驚人的事實：宇宙正在加速膨脹。這種加速歸因於佔宇宙總能量三分之二的暗能量。科學家利用Ia型超新星發現了暗能量。la型超新星異常明亮，它們可以被用作“標準燭光”來測算宇宙空間中的距離，因而能夠校準暗能量引起的宇宙膨脹加速。然而迄今為止科學家對超新星的研究仍然有限。

測量暗能量需要將數十億光年外的遙遠超新星的最大亮度與僅3億光年遠的附近超新星的最大亮度進行比較。此次，研究團隊對附近數百顆這樣的超新星進行了研究。每顆超新星每隔幾天就要被測量數次。每次測量都檢查了超新星的光譜，記錄了它在可見光波長範圍內的強度。

研究人員認為，如果兩顆超新星爆炸的物理原理相同，它們的最大亮度也會相同。幾年前，物理學家漢娜·法胡裏發現，在很多情況下，來自兩顆不同超新星的光譜看起來非常接近。在大約50顆超新星中，有些實際上是同卵雙胞胎。當一對雙胞胎超新星的擺動光譜疊加在一起時，肉眼只會看到一個軌跡。目前的分析建立在這一觀測的基礎上，以模擬超新星在接近其最大亮度時的行為。

此次的新方法幾乎使分析中使用的超新星數量翻了兩番。這使得樣本大到足以應用機器學習技術來識別這些雙胞胎，從而發現Ia型超新星光譜只以三種方式變化。超新星的固有亮度也主要取決於這三種方式觀察到的差異，這使得測量超新星的距離的精度達到3%左右成為可能。

同時，當比較不同類型星系中發現的超新星時，這種新方法不會受到以前方法偏差的影響。現在，通過使用這項新技術測量遙遠的超新星，人們無需過於擔心由於近星系與遠星系存在不同而帶來的暗能量測量中的錯誤讀數。

論文主要作者布恩表示，傳統的超新星距離測量使用的是光曲線——當一顆超新星變亮和變暗時，用幾種顏色拍攝的圖像。與之不同的是，此次使用了每顆超新星的光譜。這些光譜更加詳細，機器學習技術還能幫助分辨出超新星複雜的行為，這是更精確測量距離的關鍵。