×

搜索

搜索站內資源

120億光年外的圓環,韋伯望遠鏡這張照片,又證明愛因斯坦對了

网瘾少女 2022/10/28

作為一個價值百億美元的望遠鏡, 目前距離地球160萬公里的韋伯太空望遠鏡從完成調試開始,就一直在不停地拍拍拍。

從一開始的紅外波段測試圖像,到后來的韋伯深場以及彩色星云,再到顏色大不相同的木星,韋伯回傳的圖像質量可謂是遠超天文學家們的預期,當年發生在哈勃望遠鏡身上的成像虛化根本沒在韋伯望遠鏡身上出現。

而最新的韋伯望遠鏡拍攝圖像顯示,它在距離地球120億光年外的宇宙深處發現了一個近乎完美的愛因斯坦環,這一成果讓著愛因斯坦的廣義相對論在宇宙尺度上又一次被證明了是有效的,即我們的宇宙確實是可以被彎曲的。

在19世紀末之前,人類文明的物理學其實還處在牛頓時代,當時科學界對引力的認知還很淺顯,只知道它是 「萬有引力」但卻不知道引力究竟是怎麼誕生的,在宇宙中的具體表現形式又是什麼,因此才有了愛因斯坦。

在先用狹義相對論搞定光速問題后,愛因斯坦又針對當時天文學界無法解決的 水星近動問題,提出了自己的引力觀念,即后來的廣義相對論。

在廣義相對論中,引力不再是虛無縹緲且不知來處的力,而是變成了 「有質量物體扭曲時空引發的幾何跌落」,也就是所有有質量的物體都由引力,只不過和宇宙中的星球比起來質量太小引力太弱而感覺不到。

在太陽系內,太陽因為占了太陽系總質量的 99.86%,,所以引力也就成了最強的,包括地球在內所有太陽系天體都在繞太陽公轉。

在一顆恒星的引力都如此強大的情況下,一個星系的引力在宇宙中是什麼樣子呢?

愛因斯坦認為,由于星系巨大的質量,它的引力勢必會嚴重扭曲星系周圍的時空結構,進而扭曲光路,讓這個星系后方的其他星系發出的光在經過該星系時發生扭曲,變成圓環狀或者弧形結構,也就是所謂的引力透鏡和愛因斯坦圓環。

如果前景星系的質量足夠大,引發的時空扭曲足夠強,那麼該星系實際上就是在宇宙中創造了一個放大鏡,這樣一來原本位于后方的微弱星系發出的光,就會被前景星系的引力透鏡效應放大,進而從不可見變為可見。

當前景星系完全遮蓋住后方的星系,并且遮蓋區域變成完美的圓形的時候, 后方星系的光就會從前景星系周圍折射放大出來,同樣也變成一個圓形,這種現象就是引力透鏡的小機率版本:愛因斯坦環。

此次韋伯望遠鏡拍到的120億光年外的愛因斯坦環,凝聚成這個環的光子其實來自于更遠的宇宙深處, 只不過這些光子與地球之間剛好隔了一個大星系,所以才形成了愛因斯坦環,如果從其他方向觀測的話就不會有了。

雖然目前人類對引力透鏡和愛因斯坦環還沒有實質性的技術應用,但天文學家認為未來我們或許可以借助引力透鏡制造 天然望遠鏡。

換言之就是說,在宇宙中尋找若干個質量與排列位置合適的星系,然后在地球附近或者太陽系內尋找合適的角度放置望遠鏡充當目鏡,用遠在幾十億上百億光年外的特殊排列星系充當光學系統,用它們扭曲時空造成的引力透鏡去定點觀測目標,只要距離夠長引力夠強,甚至能直接看到系外行星的細節。

如果嫌特殊排列的星系不好找,天文學家還能用地球的引力透鏡去充當光學系統, 制造一個口徑相當于地球大小的超級望遠鏡。

搶先看最新趣聞請贊下面專頁
用戶評論