宇宙深空中的巨大放大镜被捕捉,科学家

本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。据美国国家航空航天局(NASA)报道,哈勃太空望远镜最近在宇宙深空中捕捉到一个名为GAL-CLUS-s的“爱因斯坦环”,这是迄今为止发现的最大的爱因斯坦环。哈勃团队的科学家提出了一个大胆的想法——这个巨大的爱因斯坦环,这个巨大的“放大镜”,能否用来当作望远镜,观测更遥远的宇宙空间?下面,我们就来了解一下这个疯狂的想法的可能性:我们抬头所看到的星空,并不是宇宙真实的样貌,而是一片假象。为什么这么说?最主要的原因是光速的限制,因为光的速度恒定为30万公里每秒,当数万光年甚至数亿光年外的天体发出的光到达地球的时候,这些遥远的天体或许已经死亡或被黑洞吞噬了。而对于那些比较“近”的天体,比如4.2光年外的比邻星,我们肉眼所看到的也不一定是真实的,这是因为它们发出的光被扭曲了。就如我们透过一滴水珠或放大镜来观察几米外的一个人,因为光线被扭曲,我们看到的人像就是歪歪扭扭的。在茫茫的太空中,也有无数个这样的透镜,也就是我们今天要说的引力透镜。引力透镜是一个很容易理解的概念,根据爱因斯坦的广义相对论,超大质量的天体(比如黑洞或星系团)周围的时空会发生畸变,使得本来沿直线传播的光在经过这些天体附近的时候会被扭曲。当观测者与目标光源之间直线上有一个大质量天体,观测者会看到由于光线弯曲而形成的一个或多个像,这就是引力透镜效应。拿太阳来举例,假设我们想要观测数亿光年外的一颗恒星,太阳挡在恒星和观测者之间,我们依然可以观察到那颗恒星。之所以可以,是因为质量巨大的太阳扭曲了时空,使得恒星的光在经过太阳附近时发生了弯曲,“绕了个弯儿”到达了地球。但地球上的人不会感知到光的弯曲,他们会看到恒星处于太阳的一侧。哈勃望远镜捕捉到的GAL-CLUS-s爱因斯坦环也是一个典型的引力透镜。这个引力透镜是由距离地球万光年外的天炉座星系团的强大引力产生的,科学家们称这是迄今为止发现的最大的,也是最完整的一个爱因斯坦环。在天炉座星系团的引力扭曲下,它背后的深空背景形成了多重图像,两个拱门形的曲面几乎接触到一起。考虑到GAL-CLUS-s的奇特环形形状和它由天炉座星系团产生的事实,哈勃团队的成员给它起了一个名字叫“熔环”。在年,科学家们在验证爱因斯坦的广义相对论的时候首次发现了一颗绕太阳偏转的遥远恒星的光,证实了引力透镜的存在。到了年,爱因斯坦团队的研究人员经过复杂的计算后认为,如果在地球和太阳的距离的倍的地方建造一个天文台,那么我们就可以通过太阳的引力透镜的放大效果,把太阳当作一个绝佳的太空望远镜。同样的,如果在天炉座星系团之外的一个合适的位置建造一个天文台,通过天炉座那完美的引力透镜,也能把天炉座当作一个强大的天文望远镜,能够用来观测更遥远的宇宙空间。哈勃团队的研究人员要做的,就是将那个合适的位置计算出来。哈勃团队的研究人员估计,如果能够把天炉座星系团当作一个望远镜,理论上它能够以25公里的分辨率观测到它的背景中的一颗行星的表面。把星系团当望远镜用,确实是一个疯狂的想法,但引力透镜效应告诉我们,这一切并非不可能。随着我们对太空探索的进一步发展,一切想法都有可能会成为现实,天文学家们也许能够通过这样的“望远镜”,了解更多关于宇宙的秘密和它的过往。

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