3628顆超新星揭開宇宙膨脹之謎

天文學家近日公佈了一項驚人的發現：來自茲威基瞬變設施（ZTF）的3628顆Ia型超新星資料集，將為宇宙膨脹研究帶來革命性的突破。這份前所未有的龐大資料，將幫助科學家更精確地測量宇宙距離，並深入探索暗能量的奧秘。

這項由蘭卡斯特大學的馬修·史密斯博士和喬治奧斯·迪米特里亞迪斯博士參與的研究，利用位於加州帕洛瑪天文臺的塞繆爾·奧辛望遠鏡上的先進相機，對整個北半球天空進行觀測。Ia型超新星是白矮星生命終結時產生的劇烈爆炸，由於其亮度穩定，科學家將其視為宇宙中的「里程標誌」，透過測量其亮度來確定宇宙距離。

2月14日，ZTF宇宙學科學工作組在《天文與天體物理學》特刊中發表了21篇研究論文，涵蓋了3628顆Ia型超新星的資料。史密斯博士表示：「這份資料集將徹底改變超新星宇宙學的研究，為探索宇宙膨脹和超新星的基本物理學開啟新的大門。」

這是天文學家首次獲得如此龐大且均勻的資料集。Ia型超新星相當罕見，通常一個星系每千年才會出現一次，但ZTF的深度觀測策略讓研究人員每晚都能發現近四顆。在短短兩年半的時間內，ZTF已將過去30年累積的Ia型超新星資料量翻倍，達到近三千顆。

ZTF宇宙學科學工作組負責人米凱爾·裡戈博士指出：「過去五年，來自全球的三十位專家共同收集、整理並分析了這些資料。我們現在將其公開，供整個科學界使用。這份樣本在規模和均勻性上獨一無二，預計將對超新星宇宙學領域產生重大影響，並帶來更多新發現。」

ZTF相機安裝在帕洛瑪天文臺的48英寸施密特望遠鏡上，每天以三個光學波段掃描整個北半球天空，觀測深度達20.5星等，比肉眼可見的最暗恆星還要暗一百萬倍。這種靈敏度讓ZTF能夠探測到距離地球15億光年內的幾乎所有超新星。

都柏林三一學院的凱特·馬奎爾教授表示：「得益於ZTF快速且深入的觀測能力，我們得以在超新星爆炸後的數天甚至數小時內捕捉到它們，這為研究其生命終結提供了全新的視角。」

宇宙加速膨脹的現象於1990年代末被發現，並在2011年獲得諾貝爾獎。此後，宇宙學家一直在探索由暗能量引起的這種加速膨脹的原因。奧斯卡·克萊因中心主任阿里爾·古巴教授表示：「我們的最終目標是回答當代物理學和宇宙學的最大問題之一：宇宙主要由什麼構成？為此，我們需要ZTF的超新星資料。」

這項研究的一個關鍵發現是，Ia型超新星的內在變化與其宿主環境的關係比預期更為密切，這意味著現有的修正機制需要重新審視。這可能改變我們測量宇宙膨脹歷史的方式，並對當前宇宙學標準模型中的偏差產生重要影響。

裡戈博士總結道：「透過這份龐大且均勻的資料集，我們能以前所未有的精確度探索Ia型超新星。這是完善Ia型超新星在宇宙學中應用的關鍵一步，也將幫助我們評估當前的宇宙學偏差是否源於新的基礎物理學，或是距離測量方法中的未知問題。」