宇宙学家已经找到了一种方法，可以将测量到超新星爆炸距离的准确度提高一倍——这是他们用来研究使宇宙膨胀越来越快的神秘暗能量的可靠工具之一。由能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的格雷格·奥尔德林领导的“附近超新星工厂”(SNfactory)合作的结果，将使科学家能够以极大的精度和准确性来研究暗能量，并提供一个强大的跨越距离和时间的技术交叉检查。这些发现也将是即将进行的主要宇宙学实验的核心，这些实验将使用新的地面和太空望远镜来测试暗能量的其他解释。
发表在《天体物理学杂志》上的两篇论文报道了这些发现，Kyle Boone是第一作者。布恩目前是华盛顿大学的博士后研究员，他曾是诺贝尔奖得主索尔·珀尔马特的研究生。索尔·珀尔马特是伯克利实验室的高级科学家，也是加州大学伯克利分校的教授，他领导了最早发现暗能量的团队之一。波尔马特也是这两项研究的合著者。天富注册链接
1998年，人们利用超新星发现了一个惊人的事实:宇宙的膨胀正在加速，而不是像人们预期的那样在减速。这种加速——归因于占宇宙所有能量三分之二的暗能量——已经被各种独立的技术以及对超新星的更详细的研究证实。
暗能量的发现依赖于一种特殊的超新星，Ia型。这些超新星总是以几乎相同的内在最大亮度爆炸。因为观测到的超新星的最大亮度是用来推断其距离的，所以内在最大亮度的微小变化限制了测试暗能量的精度。尽管20年来许多研究小组都取得了进步，但迄今为止对暗能量的超新星研究仍然受到这些变化的限制。
两个超新星光谱
左上角的图显示了两颗超新星的光谱——亮度和波长。一个很近，一个很远。为了测量暗能量，科学家们需要非常精确地测量它们之间的距离，但是他们如何知道它们是否相同呢?右下的图比较了光谱，显示出它们确实是“双胞胎”。这意味着它们的相对距离的测量精度可以达到3%。中上部的亮点是哈勃太空望远镜拍摄的NGC 4526星系中超新星1994D (SN1994D)的图像。图片来源:Zosia Rostomian/Berkeley Lab;照片:NASA / ESA天富注册
超新星的数量翻了四倍
SNfactory宣布的新结果来自一项多年来的研究，该研究完全致力于提高用超新星进行的宇宙学测量的精度。暗能量的测量需要将数十亿光年远的超新星的最大亮度与“仅”3亿光年远的附近超新星的最大亮度进行比较。研究小组对数百颗附近的超新星进行了细致的研究。每一颗超新星每隔几天就要被测量多次。每次测量都检查了超新星的光谱，记录了可见光波长范围内的强度。为这项研究定制的仪器，超新星积分场光谱仪，安装在夏威夷大学Maunakea的2.2米望远镜里，被用来测量光谱。
“长期以来，我们一直认为，如果两颗超新星爆炸的物理过程是相同的，那么它们的最大亮度也会相同。利用附近超新星工厂的光谱作为一种CAT扫描超新星爆炸，我们可以测试这个想法，”珀尔马特说。
事实上，几年前，物理学家Hannah Fakhouri，当时是与Perlmutter一起工作的研究生，发现了一个对今天的结果至关重要的发现。通过观察SNfactory拍摄的大量光谱，她发现在相当多的情况下，来自两个不同超新星的光谱看起来非常相似。在大约50颗超新星中，有些几乎是同卵双生。当一对双胞胎的波动光谱叠加时，在眼睛看来只有一条轨迹。目前的分析建立在这一观测的基础上，以模拟超新星在接近其最大亮度时的行为。
这项新的工作使分析中使用的超新星数量增加了近四倍。这使得样本足够大，可以应用机器学习技术来识别这对双胞胎，从而发现Ia型超新星的光谱只以三种方式变化。超新星的内在亮度也主要依赖于这三种观测到的差异，这使得测量超新星距离的惊人精确度达到3%成为可能。
