宇宙存在神奇“放大鏡” _望遠(yuǎn)鏡

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的“放大鏡星系”

科學(xué)家還原出星系的原始面貌

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的“引力透鏡”效果圖
近日，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡研究團(tuán)隊(duì)科學(xué)家公布了一個天然的“變焦鏡頭”存在于宇宙空間中，可以將遙遠(yuǎn)、明亮的星系“拉近、放大” 。它便是引人注目的“引力透鏡”效應(yīng)，利用一個天然的前景星系所產(chǎn)生的引力場，使得來自于其后方、遙遠(yuǎn)的星系光線發(fā)生了彎曲并放大，這樣我們就可以看到存在于遙遠(yuǎn)過的宇宙圖像。本次公布的照片由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的廣域行星相機(jī)WFC3于2011年3月份拍攝。
這張“放大鏡星系”的圖像是哈勃望遠(yuǎn)鏡接收到來自于100億光年外的星光，且已被前景星系強(qiáng)大的引力扭曲了將近九十度，這些前景星系是一個編號為RCS2 032727-132623的星系團(tuán)，大約距離我們50億光年。由于光線扭曲的作用，處于100億光年外的背景星系圖像比正常情況下大了20倍，亮度增加了三倍多。相關(guān)研究成果已經(jīng)刊登于《天體物理學(xué)》期刊上。
本項(xiàng)觀測為研究宇宙深處的奧秘提供了一個獨(dú)特的機(jī)會，尤其是在宇宙演化進(jìn)行到30至40億年時，星系中的恒星是如何形成的，以及所涉及的天體物理過程。被發(fā)現(xiàn)于宇宙空間中的“引力透鏡”效應(yīng)是一個天然的放大鏡，可將其后方的圖像扭曲放大，而要成為這個天然的放大鏡，必須要有一個較強(qiáng)的引力?。?比如太陽、黑洞或者是一個超大的星系團(tuán) ，根據(jù)引力強(qiáng)度的不同，所扭曲放大的圖像也參差不齊。
一個由美國宇航局戈達(dá)德空間飛行中心天文學(xué)家簡里格比（Jane Rigby）所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組解析了哈勃所觀測到的“宇宙放大鏡” 。簡里格比認(rèn)為：這群編號為RCS2 032727-132623的星系團(tuán)為我們提供了一個絕佳的工具，使得我們可以詳細(xì)地研究來自其后方的遙遠(yuǎn)星系，如果沒有它們的存在，要研究它們是非常困難的。
在圖2左下方，科學(xué)家重建了這個遙遠(yuǎn)星系的本來面目，這是因?yàn)樵诠膱D像中，來自該星系的光線已經(jīng)被前景星系團(tuán)強(qiáng)大的引力所扭曲。如果這些星系團(tuán)不存在，那么這個遙遠(yuǎn)的星系位置應(yīng)該處于圖像中間的小矩形那兒。而在哈勃所拍攝的圖像中，這個遙遠(yuǎn)星系呈現(xiàn)出圓滑的輪廓，正是“引力透鏡”所引起的光線扭曲。科學(xué)家根據(jù)前景星系團(tuán)的質(zhì)量分布還原了被扭曲星系的圖像。
“引力透鏡”效應(yīng)的存在使得科學(xué)家可以了解到星系是如何從100億年前演化至今的，雖然這些星系已經(jīng)呈現(xiàn)出成熟的結(jié)構(gòu)，恒星演化過程也趨于收尾，但這些信息同樣也告訴了我們關(guān)于宇宙的成長史。來自早期宇宙的光線直到現(xiàn)在才抵達(dá)地球，遙遠(yuǎn)深空中的星系不僅昏暗也很渺?。煳難Ъ胰糲肓私夂閾竊謖廡┬竅抵械男緯曬嘆捅匭虢柚烊壞摹壩鈧娣糯缶怠? ，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)超出了哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測能力，現(xiàn)在我們獲得了遠(yuǎn)古宇宙星系的可見光圖像，有助于科學(xué)家更好地研究這些星系的細(xì)節(jié) 。
在2006年，一組天文學(xué)家使用位于智利的甚大望遠(yuǎn)鏡測量了被扭曲的弧形星系的距離，同時也計(jì)算出這些星系的亮度是先前發(fā)現(xiàn)的三倍。到了2011年，天文學(xué)家使用哈勃望遠(yuǎn)鏡廣域行星相機(jī)進(jìn)一步觀測并分析了這些遠(yuǎn)古星系。雖然我們通過“捷徑”觀測到了遠(yuǎn)古宇宙中星系的圖像，但那已被“引力透鏡”放大扭曲數(shù)倍，對科學(xué)家而言，真正的挑戰(zhàn)是將扭曲的圖像重建，還原出真實(shí)的模樣。
哈勃望遠(yuǎn)鏡靈敏的視覺允許天文學(xué)家可以將這些圖像中扭曲的部分重建，使之看起來更加自然。在重建之后的圖像中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了星系中的恒星形成區(qū)，就像一個圣誕樹在閃閃發(fā)亮，其亮度超過了我們銀河系中所發(fā)現(xiàn)的任何一個恒星形成區(qū) 。通過光譜數(shù)據(jù)，研究小組的科學(xué)家們計(jì)劃進(jìn)一步分析這些星系中深處的恒星形成區(qū)，以此揭開為什么在那個時期的宇宙中可以集中形成如此多的恒星之謎。
【宇宙存在神奇“放大鏡”】
騰訊科技訊（Everett/編譯）