0.27角秒的愛因斯坦環,絕對不是智慧文明造的!

2021-01-19 川陀太空

出品：川陀太空

製作：清華大學葉子

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川陀太空訊   本期川陀太空為你解讀一顆非常特別的超新星，編號iPTF16geu，通過引力透鏡，我們找到了與眾不同的東西。我們先介紹一群人，他們是加州理工學院iPTF項目的幸運兒，整個暑期是對外開放的：


▲ 他們是加州理工學院iPTF項目的幸運兒

iPTF（intermediate Palomar Transient Factory）項目於2016年9月5日發現了引力透鏡作用下的多重像Ia超新星iPTF16geu，對超新星iPTF16geu的光譜認證是由Palomar 60 英寸的望遠鏡於2016年10月2日完成的，iPTF16geu的光譜表現出明顯普通Ia型超新星特徵，且從光譜特徵來看，透鏡星系的紅移約為0.216，超新星的宿主星系紅移為0.409。

但是這個超新星的流量卻遠遠亮於正常超新星的流量範圍，天體物理學家猜測：這可能是一個躲在引力透鏡後面的超新星。


▲ iPTF16geu的光譜表現出明顯普通Ia型超新星特徵，且從光譜特徵來看，透鏡星系的紅移約為0.216，超新星的宿主星系紅移為0.409 圖片來源：Paramoral

由於Palomar的光學觀測受到2角秒的視寧度的限制，其光學觀測結果無法分辨引力透鏡星系所造成的強引力透鏡現象，為了驗證天體物理學家關於iPTF16geu的想法，甚大陣望遠鏡（VLT : very large Telescope）在10月11日對該目標源進行了K波段成像的再次拍攝，清晰的揭開了這顆超新星的神秘面紗：原本無法分辨的光斑呈現出北邊和南邊的部分亮於中心的內部結構。


為了能更加清楚的看到該目標源的內部結構，於10月13日，Keck對iPTF16geu做了更加深度的曝光，圖像質量可達到0.07角秒，我們可以很明顯看到一個半徑為0.27角秒的愛因斯坦環（引力透鏡效應，絕不是智慧文明的傑作）和兩個幾乎分布對稱的點源，這兩個清晰的點源被認為是透鏡星系背後的超新星『透鏡像』。

由於單獨的光學圖像無法分辨超新星的四個透鏡像，所以對於超新星光變曲線的測量只是減去了從SDSS獲得的星系圖像，光變曲線包含了多重像的流量信息，經過透鏡星系的放大後，該超新星的流量幾乎被放大了56倍。


▲ 圖像中的環狀結構是超新星所在宿主星系的透鏡像，四個近90度分布的亮斑是超新星的透鏡像。透鏡星系是一個等溫橢球星系，速度彌散約為140km/s，質量約為1.4乘以10的10次方個太陽質量，半徑約為0.9kpc  圖片來源：Paramoral

通過與SALT2模板的擬合結果來看，該目標源從光變曲線上也完全符合正常Ia超新星光變曲線的演化趨勢。擬合結果同時表明iPTF16geu顏色偏紅，這說明該超新星受到強烈的塵埃消光，光譜中的強烈Na I D的吸收也證實了這個現象。

圖像中的環狀結構是超新星所在宿主星系的透鏡像，四個近90度分布的亮斑是超新星的透鏡像。透鏡星系是一個等溫橢球星系，速度彌散約為140km/s，質量約為1.4乘以10的10次方個太陽質量，半徑約為0.9kpc。這大概是第一次通過引力透鏡分辨出星系亞kpc尺度上的質量結構。


Ia型超新星被認為是天梯測距中的『標準燭光』，其光度上的一致性使其在天體測距上有著得天獨厚的優勢，一直是用來測定哈勃常數的重要手段。對於iOTF16geu來說，我們希望透鏡像到達時間相差不過2小時，這樣會使得對哈勃常數的估計精確2%。


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