愛(ài)因斯坦環(huán)出現(xiàn)的原因
愛(ài)因斯坦大家肯定聽(tīng)說(shuō)過(guò)，那么愛(ài)因斯坦環(huán)大家知道嗎 ？愛(ài)因斯坦環(huán)是怎么出現(xiàn)的？下面是學(xué)習(xí)啦小編精心為你整理的愛(ài)因斯坦環(huán)出現(xiàn)的原因，一起來(lái)看看。
愛(ài)因斯坦環(huán)出現(xiàn)的原因
相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在，發(fā)現(xiàn)了引力場(chǎng)與引力波都是以光速傳播的，否定了萬(wàn)有引力定律的超距作用。當(dāng)光線由恒星發(fā)出，遇到大質(zhì)量天體，光線會(huì)重新匯聚，也就是說(shuō)，我們可以觀測(cè)到被天體擋住的恒星。一般情況下，看到的是個(gè)環(huán)，被稱為愛(ài)因斯坦環(huán)。 愛(ài)因斯坦環(huán)可以用來(lái)證明暗物質(zhì)的存在，目前科學(xué)家正努力找到暗物質(zhì)。
愛(ài)因斯坦環(huán)的介紹
“哈勃”望遠(yuǎn)鏡在2004年8月到2005年3月的巡天觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)了8個(gè)愛(ài)因斯坦環(huán)。其中最完整最清晰的是J162746.44-0053，位于蛇夫座，前置天體距離26億光年，遠(yuǎn)方天體距離55億光年;最遙遠(yuǎn)的是J163028+4520，位于武仙座，前置天體30億光年，遠(yuǎn)方天體距離72億光年。
后來(lái)，哈勃拍攝的更為遙遠(yuǎn)的一個(gè)愛(ài)因斯坦環(huán)，被稱為“宇宙之眼”，公布于2007年10月。前置天體是星系團(tuán)J2135-0102，位于寶瓶座，距離38億光年，遠(yuǎn)方天體距離121億光年。
這是一個(gè)引力透鏡幻象。上面影像的左側(cè)是一個(gè)正常白色星系的重力將更遙遠(yuǎn)的藍(lán)色星系發(fā)出的光引力扭曲后得到的結(jié)果。更普遍的情況是，光線的扭曲會(huì)讓遙遠(yuǎn)星系形成兩張獨(dú)立的影像，但是在這里透鏡排列很精確，以至于背景星系被扭曲后，形成了近似于一個(gè)圓環(huán)。因?yàn)橥哥R效應(yīng)是70年前由艾波特.愛(ài)因斯坦預(yù)言提出，所以SDSSJ1430這樣的光環(huán)現(xiàn)在被稱為愛(ài)因斯坦環(huán)。SDSSJ1430是在斯隆透鏡高級(jí)攝像儀觀測(cè)計(jì)劃活動(dòng)期間發(fā)現(xiàn)，這是基于斯隆數(shù)字巡天和哈伯太空望遠(yuǎn)鏡的ACS相機(jī)來(lái)尋找透鏡候選體的計(jì)劃。類似SDSSJ1430的強(qiáng)引力透鏡有很多古怪的事情，它們的多個(gè)特性能讓天文學(xué)家測(cè)定前景星系透鏡中物質(zhì)和暗物質(zhì)的含量。SLACS的數(shù)據(jù)現(xiàn)在已經(jīng)被使用，例如，數(shù)據(jù)顯示隨著整個(gè)星系質(zhì)量越大，暗物質(zhì)比例也就越高。而上面影像右側(cè)的插入圖片，從上到下依次是，背景藍(lán)色星系真實(shí)看上去的樣子，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)重新處理后的影像、白色的前景星系、以及引力透鏡下的藍(lán)色背景星系。
我們?cè)谔罩幸材芸吹竭@樣的戒指，它是太空中的愛(ài)情信物——愛(ài)因斯坦環(huán)，它象征著宇宙對(duì)我們?nèi)祟惖牟┐箨P(guān)愛(ài)?？?，該圖就是由美國(guó)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的愛(ài)因斯坦環(huán)影像，薄薄的藍(lán)色戒指狀圖案，這是引力透鏡最完美的表現(xiàn)，中心黃紅色的光斑就是大約20到40億光年以外的巨型橢圓星系。
愛(ài)因斯坦環(huán)的觀察
“愛(ài)因斯坦環(huán)是宇宙中廣義相對(duì)論最生動(dòng)的示范之一，”哈佛-史密森天體物理中心(CfA)的亞當(dāng)•博爾頓說(shuō)。“這為研究宇宙中質(zhì)量最大的星系提供了一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的機(jī)會(huì)。”這種光學(xué)幻影是由一種被稱為引力透視的彎曲空間所創(chuàng)造的。它本質(zhì)上就相當(dāng)于太空中的一塊巨大的放大鏡，彎曲和放大了更遙遠(yuǎn)天體所發(fā)出的光線。在引力透鏡中，一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系發(fā)出的光線可以被一個(gè)位于視線中間的星系扭曲成一道光弧或者幾個(gè)分離的影像。當(dāng)兩個(gè)星系完全連成一線的時(shí)候，這些光線就會(huì)形成一個(gè)如眼的圖案，包圍著前景星系，這就是所謂的愛(ài)因斯坦環(huán)。
天文學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)將兩組強(qiáng)大的天文數(shù)據(jù)——斯隆數(shù)字巡天和NASA的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡結(jié)合了起來(lái)，辨認(rèn)出了19個(gè)新的引力透鏡星系，大大地充實(shí)了由此前已知的大約100個(gè)引力透鏡星系所組成的數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)研究這些透鏡候選體所產(chǎn)生的光弧和光環(huán)，天文學(xué)家們能夠精確測(cè)量這些前景星系的質(zhì)量。在這19個(gè)星系之中，他們已經(jīng)找到了8個(gè)新的愛(ài)因斯坦環(huán)。此前只有3個(gè)類似的環(huán)在可見(jiàn)光波段中被看到過(guò)。
這些新發(fā)現(xiàn)的透鏡是由一個(gè)正在進(jìn)行中的計(jì)劃——斯隆透鏡ACS搜索計(jì)劃(SLACS)所發(fā)現(xiàn)的。一個(gè)由CfA的亞當(dāng)•博爾頓和荷蘭卡普坦天文研究所的利昂--庫(kù)普曼斯領(lǐng)導(dǎo)的天文學(xué)家小組從斯隆數(shù)字巡天的幾十萬(wàn)個(gè)橢圓星系可見(jiàn)光光譜中挑選出透鏡候選體。然后他們?cè)倮霉咝卵蔡煜鄼C(jī)(ACS)的銳利目光來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。
“斯隆數(shù)字巡天的巨大規(guī)模，再加上哈勃的成像質(zhì)量，已經(jīng)為發(fā)現(xiàn)新的引力透鏡打開(kāi)了這個(gè)空前的機(jī)會(huì)，”博爾頓解釋說(shuō)。“我們已經(jīng)成功地從每一千個(gè)顯示出引力透鏡跡象的星系之中辨認(rèn)出了一個(gè)引力透鏡事件。”
除了產(chǎn)生了古怪的形狀之外，引力透鏡還為天文學(xué)家們提供了最直接的探測(cè)橢圓星系中暗物質(zhì)分布的方式。暗物質(zhì)是一種不可見(jiàn)的奇異物質(zhì)形態(tài)，還沒(méi)有被直接觀測(cè)到過(guò)。天文學(xué)家們是通過(guò)測(cè)量它的引力效應(yīng)而推斷出它的存在的。暗物質(zhì)普遍分布在星系之中，組成了宇宙中的總物質(zhì)質(zhì)量的絕大部分。通過(guò)研究星系中的暗物質(zhì)，天文學(xué)家希望能夠獲得關(guān)于星系形成的更多認(rèn)識(shí)，它們一定是在早期宇宙中的暗物質(zhì)密集團(tuán)塊周圍開(kāi)始形成的。
“能夠研究這些和其他一些回溯到幾十億年以前的引力透鏡，這使得我們可以直接看到暗物質(zhì)和可見(jiàn)物質(zhì)的分布是否會(huì)隨著宇宙的時(shí)間而發(fā)生改變，”庫(kù)普曼斯說(shuō)。“利用這些信息，我們能夠檢驗(yàn)這種被普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)，即星系是由較小的星系相互碰撞和并合而形成的。”
博爾頓在麻省理工學(xué)院(MIT)發(fā)起的SLACS搜索仍在繼續(xù)，目前研究小組已經(jīng)利用哈勃研究了將近50個(gè)引力透鏡候選體。最后的總數(shù)可能會(huì)超過(guò)100個(gè)，其中包括著更多的新引力透鏡?？偛吭O(shè)在麻省劍橋市的哈佛-史密森天體物理中心(CfA)是由史密森天體物理觀測(cè)臺(tái)和哈佛大學(xué)天文臺(tái)合作成立的。CfA的科學(xué)家們被分成6個(gè)研究小組，研究?jī)?nèi)容包括宇宙的起源、演化、以及最終命運(yùn)。
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