愛因斯坦的廣義相對論創(chuàng)造性地將時間與空間聯(lián)結成四維時空,并指出引力實際上是帶質量物體扭曲時空的表現(xiàn)。廣義相對論對宇宙做出眾多預言,并且不斷得到驗證。比如,神奇的引力透鏡效應就是其中之一。
引力透鏡效應大概是這么個概念:宇宙中的大質量天體(如星系團或星系)扭曲周圍時空,使路過的光線出現(xiàn)偏折,起到如同透鏡一般的作用。雖然引力透鏡效應早就被預言,但是直到1979年才被證實。當時天文學家觀測到類星體QSO 0957+561在橢圓星系YGKOW G1的作用下形成兩個一模一樣的像。在此之后,宇宙中大量由引力透鏡效應造成的奇觀被拍攝到。
近日,NASA公布了哈勃太空望遠鏡拍攝的一張宇宙圖,再次向我們展示了神奇的引力透鏡效應——距離地球約46億光年的星系團扭曲時空,如同透鏡一般使110億光年外的一個星系產生至少12個像,形成四條奇特的光弧。
在上圖中,發(fā)揮引力透鏡效應的星系團位于圖像中心區(qū)域,而環(huán)繞在星系團周圍的四條光弧(右上方三條、左下方一條)則正是遙遠的背景星系PSZ1 G311.65-18.48被扭曲形成的像。順便說一下,圖中那些如鉆石般閃耀的天體,其實是銀河系中離地球較近的恒星。
值得一提的是,引力透鏡效應不僅為我們創(chuàng)造了宇宙奇觀,還是天文學家研究宇宙的天然工具。要知道,引力透鏡效應會對背景星光起到放大作用,為天文學家研究那些太過微弱的遙遠天體提供了可能。以上圖為例,哈勃通過引力透鏡效應拍攝到的光弧比原本的星系要亮10-30倍,將星系原本無法被捕捉的特征呈現(xiàn)出來。
哈勃的觀測結果表明,星系PSZ1 G311.65-18.48與存在于宇宙更早期的星系相似。