超新星复活引发宇宙膨胀速度之争的终极解答

一颗在百亿年前爆炸的恒星，正在成为解决当代天文学最大争议的关键证人。

马克斯·普朗克天体物理研究所宇宙学家苏尤（Sherry Suyu）和她的团队，目前正翘首等待一次早已预测好的天文事件：一颗名为"安魂曲"（SN Requiem）的超新星，预计将在2026年至2027年间以第四次"重现"的方式出现在望远镜的视野中。它的每一次出现，都不是真正的爆炸，而是引力透镜效应造成的时间错位。而这一次重现，可能携带着足以裁决一场持续十余年宇宙学争论的关键数据。

宇宙膨胀到底有多快？两种测量方法吵了十几年

这场争论的核心，是一个叫做"哈勃常数"的数值，它描述宇宙膨胀的速度，单位是每百万秒差距每秒多少公里。

问题在于，两种主流测量方法给出的结果死活对不上。从宇宙近端出发，天文学家利用造父变星和Ia型超新星等"标准烛光"一级级向外推算，得到的哈勃常数约为每百万秒差距73公里每秒。而从宇宙远端倒推，宇宙学家从宇宙微波背景辐射——大爆炸留下的余晖——出发，结合暗物质和暗能量的标准模型，推算出的结果约为67。

两种方法的精度都已达到约1%，误差范围互不重叠，这个差距被称为"哈勃张力"，在统计上的显著性已超过5个标准差。这意味着，要么其中一种测量存在尚未发现的系统误差，要么人类对宇宙的标准认知本身就存在根本性的缺陷。

争了十几年，谁也说服不了谁。研究人员迫切需要一种完全独立于以上两种方法的第三条路。

一颗"死而复生"的恒星如何成为宇宙的量尺

引力透镜时延宇宙学，正是这第三条路的核心逻辑。

雪莉·苏尤预计安魂曲超新星将在今年或明年再次出现。它可能对测定哈勃常数至关重要。阿斯特丽德·埃克特/TUM

当一个大质量天体，比如星系团，恰好位于遥远超新星与地球之间时，它的引力会像一块巨型玻璃一样弯曲超新星发出的光线。光沿着不同路径传播，路径长短不一，抵达地球的时间因此产生差异，同一次爆炸的闪光，就会在不同地点、不同时间反复出现，宛如一颗恒星接连"复活"多次。

这套方法的高明之处在于它的纯粹性：不需要依赖造父变星或Ia型超新星的天体物理假设，也不对暗物质和暗能量的分布做任何预设。只需精确测量闪光之间的时间延迟，再结合引力透镜的质量模型进行几何计算，就可以直接得出超新星的绝对距离，进而推算哈勃常数。

这个思路最早由挪威天体物理学家雷夫斯达尔（Sjur Refsdal）在1964年提出，彼时引力透镜还只是理论概念，连一例真实观测都没有。半个世纪后，他的预言终于有了落地的条件。

图形：N. BURGESS/《科学》杂志；数据：NASA；卫星图像：STEVEN RODNEY/南卡罗来纳大学；GABRIEL BRAMMER/宇宙黎明中心/尼尔斯·玻尔研究所/哥本哈根大学；图像处理：JOSEPH DEPASQUALE/STSCI

SN Requiem正是目前这条路上最受期待的目标。这颗超新星已在2016年留下了三个闪光图像，苏尤团队组织七个独立小组分别对前景星系团的质量分布进行建模，综合七套模型后将第四次重现的时间窗口从最初预估的20年后大幅压缩至10年以内，指向2026至2027年。

更重要的是，在同一星系团中还发现了第二颗引力透镜超新星"SN Encore"，两颗超新星同处一个引力透镜系统，意味着可以进行双重独立校验，这在整个天文史上尚属首次。

前景星系（中心）如同透镜一般，在2014年产生了背景超新星的四幅图像。这颗超新星被命名为SN Refsdal，以纪念50年前预言了这一效应的Sjur Refsdal。参与拍摄的人员包括：NASA、ESA、S. Rodney/JHU、FrontierSN团队、T. Treu/UCLA、P. Kelly/UC Berkeley、GLASS团队、J. Lotz/STScI、Frontier Fields团队、M. Postman/STScI、CLASH团队以及Z. Levay/STScI。

目前，哈勃望远镜已开始每月定期监测SN Requiem所在的天区，一旦发现异常，詹姆斯·韦伯太空望远镜将立即跟进，以更高分辨率捕捉这场光变秀的全过程。

时机本身就是答案的一部分：苏尤团队的计算显示，如果第四次闪光今年出现，对应的哈勃常数将偏高，支持天文学家的测量；若推迟到明年，则偏低，倾向于宇宙学家的结果。苏尤本人表示正努力保持中立，"我们只需等待。"

与此同时，更大规模的超新星"捕猎"行动正在展开。维拉·鲁宾天文台于2026年初启动为期十年的全天巡天，仅试运行的第一夜就触发了80万条瞬变天体警报，模拟预测显示，该天文台每年将发现约44例引力透镜Ia型超新星。詹姆斯·韦伯太空望远镜在过去4个月里平均每两周就发现一颗引力透镜超新星，速度令天文学家自己都感到惊讶。

样本量的急剧扩大，意味着时延宇宙学的精度有望在未来数年内突破1%，正式与两种传统方法站上同一竞技台，届时哈勃张力究竟是测量误差还是新物理的信号，将有一个清晰得多的答案。诺贝尔奖得主、加州大学伯克利分校天体物理学家珀尔穆特（Saul Perlmutter）用一句话概括了当下的时刻："我们即将揭开帷幕。"