愛因斯坦又對了!迄今最大的相對論環被發現:時間與地球年齡相當

天空之城 2021/01/03 檢舉 我要評論
 

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文/天空之城

 

科學家發現了更大的愛因斯坦環,將其命名為GAL-CLUS-022058,同時還有一個有趣的名字,叫做天爐座環,暗指在天爐座方向上存在的愛因斯坦環。從圖像中可以看出,這個環非常整齊,顯示了一種引力透鏡效應產生的奇妙景象,背景星系的光線被扭曲,直徑約為20弧秒。

愛因斯坦在百年前提出了廣義相對論,這個理論至今仍然是非常成功的,多次對宇宙現象進行了驗證。

我們今天使用的GPS系統也離不開相對論的功勞,GPS衛星需要考慮到相對論效應,這是因為衛星上的鐘與地面上的時間不一樣,同時衛星軌道的移動也會引起相對論偏差,最終影響到定位。比如,衛星軌道偏差非常小,但是給你提供的導航信號需要非常精確,否則你就會被導航信號的偏移帶溝裡去了。

圖注:廣義相對論定義了大質量天體周圍的時空狀態

廣義相對論預測了時空的存在,且與天體質量有關,質量越大,那麼對周圍空間扭曲的影響也越大。

由此,在大質量天體周圍,會形成引力透鏡,將背景天體的光線進行扭曲,改變了背景天體光線的路徑,最終呈現在我們面前的是一個環形圖像,這就是愛因斯坦環、相對論環。

圖注:引力透鏡形成的機制,是前景星系的強大引力場扭曲了背景星系的光線

在過去很長一段時間,我們在宇宙中發現的最大愛因斯坦環被命名為LRG 3-757,由哈勃的廣角相機3拍攝,但是科學家還在另一個方向上發現了一個更大的愛因斯坦環。

其方向位於天爐座,距離我們大約40億光年,存在的時間與地球年齡一樣久遠。科學家將這個更大的愛因斯坦環命名為GAL-CLUS-022058,同時還有一個有趣的名字,叫做天爐座環,暗指在天爐座方向上存在的愛因斯坦環。

圖注:現存發現最大的愛因斯坦環GAL-CLUS-022058

從圖像中可以看出,這個環非常整齊,顯示了一種引力透鏡效應產生的奇妙景象,背景星系的光線被扭曲,直徑約為20弧秒。背景星系更加遙遠,可能形成於宇宙誕生之時,前景星系是個橢圓星系,形成雙弧結構,顏色明顯不同。愛因斯坦在廣義相對論中首次提出引力透鏡的存在,遠處發出的光被引力扭曲、拉伸,形成環結構。

我們從這張圖的中間還可以看到,背景星系與星團的中央橢圓星系發生了重疊,幾乎完全對準了,這說明背景星系、前景星系和地球幾乎處於一條直線上,我們幾乎正對著透鏡的中心。背景星系周圍的圖像已經被扭曲、放大,扭曲成一個幾乎完美的環。

 

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