哈勃空間望遠鏡拍攝的“放大鏡星系”

科學家還原出星系的原始面貌

哈勃空間望遠鏡拍攝的“引力透鏡”效果圖
近日，哈勃空間望遠鏡研究團隊科學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、明亮的星系“拉近、放大” 。它便是引人注目的“引力透鏡”效應，利用一個天然的前景星系所產生的引力場 ， 使得來自于其后方、遙遠的星系光線發生了彎曲并放大，這樣我們就可以看到存在于遙遠過的宇宙圖像 。本次公布的照片由哈勃空間望遠鏡的廣域行星相機WFC3于2011年3月份拍攝 。
這張“放大鏡星系”的圖像是哈勃望遠鏡接收到來自于100億光年外的星光，且已被前景星系強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，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 。相關研究成果已經刊登于《天體物理學》期刊上 。
本項觀測為研究宇宙深處的奧秘提供了一個獨特的機會，尤其是在宇宙演化進行到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 。被發現于宇宙空間中的“引力透鏡”效應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 ， 必須要有一個較強的引力?。?比如太陽、黑洞或者是一個超大的星系團 ， 根據引力強度的不同，所扭曲放大的圖像也參差不齊 。
一個由美國宇航局戈達德空間飛行中心天文學家簡里格比（Jane Rigby）所領導的研究小組解析了哈勃所觀測到的“宇宙放大鏡” 。簡里格比認為：這群編號為RCS2 032727-132623的星系團為我們提供了一個絕佳的工具，使得我們可以詳細地研究來自其后方的遙遠星系，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，科學家重建了這個遙遠星系的本來面目，這是因為在哈勃的圖像中，來自該星系的光線已經被前景星系團強大的引力所扭曲 。如果這些星系團不存在，那么這個遙遠的星系位置應該處于圖像中間的小矩形那兒 。而在哈勃所拍攝的圖像中，這個遙遠星系呈現出圓滑的輪廓 ， 正是“引力透鏡”所引起的光線扭曲 。科學家根據前景星系團的質量分布還原了被扭曲星系的圖像 。
“引力透鏡”效應的存在使得科學家可以了解到星系是如何從100億年前演化至今的，雖然這些星系已經呈現出成熟的結構，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于宇宙的成長史 。來自早期宇宙的光線直到現在才抵達地球，遙遠深空中的星系不僅昏暗也很渺??，天坞yЪ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? ，因為它們已經超出了哈勃望遠鏡的觀測能力，現在我們獲得了遠古宇宙星系的可見光圖像 ， 有助于科學家更好地研究這些星系的細節 。
在2006年，一組天文學家使用位于智利的甚大望遠鏡測量了被扭曲的弧形星系的距離，同時也計算出這些星系的亮度是先前發現的三倍 。到了2011年，天文學家使用哈勃望遠鏡廣域行星相機進一步觀測并分析了這些遠古星系 。雖然我們通過“捷徑”觀測到了遠古宇宙中星系的圖像，但那已被“引力透鏡”放大扭曲數倍，對科學家而言，真正的挑戰是將扭曲的圖像重建，還原出真實的模樣 。
哈勃望遠鏡靈敏的視覺允許天文學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，科學家發現了星系中的恒星形成區，就像一個圣誕樹在閃閃發亮，其亮度超過了我們銀河系中所發現的任何一個恒星形成區 。通過光譜數據，研究小組的科學家們計劃進一步分析這些星系中深處的恒星形成區，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）

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