由于來自一顆放大的、多重成像的超新星的數(shù)據(jù)，由明尼蘇達大學(xué)雙子城分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊成功地使用了一種首次出現(xiàn)的技術(shù)來測量宇宙的膨脹率。他們的數(shù)據(jù)為該領(lǐng)域的一個長期爭論提供了洞察力，并可以幫助科學(xué)家更準確地確定宇宙的年齡，更好地理解宇宙。

這項工作分為兩篇論文，分別發(fā)表在世界頂級同行評議的學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》和天體物理學(xué)期刊《天體物理學(xué)報》上，后者是一份同行評議的天體物理學(xué)和天文學(xué)科學(xué)期刊。

在天文學(xué)中，有兩種對宇宙膨脹的精確測量，也被稱為"哈勃常數(shù)"。一個是從附近的超新星觀測中計算出來的，第二個是使用"宇宙微波背景"，或在宇宙大爆炸后不久開始自由流動的輻射。

然而，這兩種測量方法相差約10%，這在物理學(xué)家和天文學(xué)家中引起了廣泛的爭論。如果這兩個測量結(jié)果都是準確的，這意味著科學(xué)家目前關(guān)于宇宙構(gòu)成的理論是不完整的。

兩篇論文的主要作者、明尼蘇達大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院助理教授帕特里克-凱利說："如果新的、獨立的測量結(jié)果證實了哈勃常數(shù)的兩個測量結(jié)果之間的這種分歧，它將成為我們理解宇宙的一個缺口。最大的問題是一個或兩個測量結(jié)果是否可能存在問題。我們的研究通過使用一種獨立的、完全不同的方式來測量宇宙的膨脹率來解決這個問題。"

明尼蘇達大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團隊能夠利用凱利在2014年發(fā)現(xiàn)的一顆超新星的數(shù)據(jù)來計算這個數(shù)值--這是有史以來第一個多重成像的超新星的例子，這意味著望遠鏡捕捉到了同一宇宙事件的四個不同圖像。在發(fā)現(xiàn)之后，世界各地的團隊預(yù)測，這顆超新星將在2015年重新出現(xiàn)在一個新的位置，明尼蘇達大學(xué)的團隊檢測到了這個額外的圖像。

這些多重圖像的出現(xiàn)是因為該超新星受到了一個星系團的引力凝聚，這是一種來自星系團的質(zhì)量彎曲并放大光線的現(xiàn)象。通過利用2014年和2015年圖像出現(xiàn)之間的時間延遲，研究人員能夠利用挪威天文學(xué)家Sjur Refsdal在1964年提出的一個理論來測量哈勃常數(shù)，這個理論在以前是不可能付諸實踐的。

凱利說，研究人員的發(fā)現(xiàn)并沒有絕對解決爭論，但他們確實為這個問題提供了更多的洞察力，并使物理學(xué)家更接近于獲得宇宙年齡的最精確測量。測量結(jié)果與來自宇宙微波背景的數(shù)值有更好的一致性，盡管--鑒于不確定性--它并沒有排除來自本地距離階梯的測量，如果對未來同樣被星系團引力凝聚的超新星的觀測產(chǎn)生了類似的結(jié)果，那么它將確定目前的超新星數(shù)值的問題，或者我們對星系團暗物質(zhì)的理解。

利用同樣的數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，目前一些星系團暗物質(zhì)的模型能夠解釋他們對超新星的觀測。這使他們能夠確定星系團中暗物質(zhì)位置的最準確模型，這是一個長期困擾天文學(xué)家的問題。