超新星爆炸是如何造出宇宙万物元素的？
当来自遥远天体的光经过非常近的前景星系或星团时，引力透镜效应会使前者在天空中呈现出多重图像。而有时候，这些图像还不是同时出现，来自同一个源的光线，在扭曲的时空中所走过的路程可能并不相同，因此像会出现“时延”。近期，天文学家报告发现了一颗超新星
AT 2016jka，它出现在红移量 z = 1.95
处的一个演化星系中。在前景星系团的引力透镜作用下，它出现了多重影像。
AT 2016jka 很可能是一个
Ia型超新星，这种超新星来源于小质量恒星残骸（白矮星）的爆炸，当白矮星的质量超过了1.44倍太阳质量时，超新星爆炸就会发生，这一质量的界限就是所谓的“钱德拉塞卡极限”。由于质量上限是很明确的，Ia型超新星爆炸产生的光度（超新星发光本领）几乎一样，因此这类超新星的光变曲线可以被用来测量宇宙的距离。
星系团
MACS
J0138.0-2155 2016年照片与2019年照片对照（来源：Joseph DePasquale
（STScI））
超新星 AT 2016jka 是从“安魂曲”项目的数据中挖掘出来的。所谓“安魂曲”，是指哈勃太空望远镜的“分辨宁静放大星系”项目（REsolved
QUIEscent Magnied
Galaxies），缩写为REQUIEM——感觉又是一个强行凑出来的缩写名称。“安魂曲”项目所关注的目标是那些特定的恒星形成率较低的大质量星系。通常这些星系比较遥远，它们与地球之间很可能隔着一个星系团，这样，它们的亮度就会被强引力透镜效应放大。“安魂曲”项目观测到的最亮最壮观的星系是
MRG-M0138，这是一个“大质量红色星系”（MRG），红移量为
z=1.95（相当于大约100亿光年）。一个红移量为 z = 0.338
（相当于大约40亿光年）的前景星系团
MACS J0138.0-2155 就挡在它与地球之间，它把远处的星系 MRG-M0138 像凸透镜一样放大，产生了四重像。
如图，左侧大图显示的是星系团 MACS J0138.0-2155
区域的整体图像，长宽各为40角秒，右侧小图中每一个为4″×4″的局部放大图。。由史蒂夫·罗德尼（Steve
Rodney）率领的研究团队对照了2019年7月13日至14日所获得的观测数据以及2016年7月18日至19日的哈勃望远镜存档，发现了三个亮点曾出现在2016年的照片中（小图b、c、d、e），当时是第一次证实了
MRG-M0138 星系是强引力透镜天体。而2019年的照片中并没有这几个亮点（小图f、g、h、i），研究人员推断这些是
MRG-M0138 星系中突然出现的单个天体的多个像，很可能是超新星。
星系团
MACS
J0138.0-2155 2016年照片与2019年照片对照（来源：Joseph
DePasquale （STScI））
像这样的强引力透镜效应，往往会出现4个增亮的像，研究人员试图了解那个图中尚未显形的点会出现在什么时候什么地点。通过计算机模拟后，一个惊人的结果呈现在面前。那个未曾谋面的像SN4可能会出现在2037年。甚至，说不定还会出现第五个像SN5！
不得不说，这是个非常有趣的故事。在距离地球100亿光年的星系中爆发了一个Ia型超新星，它的光线在传递至地球的途中，偶遇了一个超大质量的星系团，这条光线被极度扭曲，并分离成好几条光路。其中3条光所走的路程差不多，相互间延迟不超过200天，被人类在同一幅画面中捕捉。而，另有至少1条光线走出了更为曲折的道路，它比前3条光多走差不多整整20年！
这种情况不禁让人想起 SN Refsdal
的故事，真是异曲同工啊。2016年的时候，人类第一次“预言”了一颗超新星的“再现”，这完全归功于爱因斯坦理论的正确性和一致性。那么这一次呢？今天，让我们大声喊出我们的约定——再过20年，我们再相会！
参考资料：
[1] Rodney， S。 et al。 A Gravitationally Lensed
Supernova with an Observable Two-Decade Time Delay
（arXiv：2106.08935v2）
[2] https：//requiem-galaxies.com/requiemsn。
[3] Paul Gilster。 Predicting a Supernova in
2037
（https：//www.centauri-dreams.org/2021/09/16/predicting-a-supernova-in-2037/）
本文转自天文茶餐厅 超新星星系天体
