罕见的爱因斯坦双环

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发布时间:2022-08-17 浏览次数:880

        不久前,哈勃太空望远镜发现了一个很奇异的天文现象,一个亮点外面套了两个同心环,内圈的环比较明亮,外圈的环有些黯淡,两个环清晰可见,再加上中心的亮点,看上去就像太空中的一只眼睛:中心是瞳仁,然后是黑眼球,然后是白眼球。

      

            太空放大镜造就

      爱因斯坦环

      美国加利福尼亚大学的科学家对此现象认真分析后,认为这是引力透镜现象引起的爱因斯坦环。

      
       对于爱因斯坦环,科学家是很熟悉的。当大质量天体,例如黑洞或者较大的椭圆星系挡住了后面的星系时,也就是地球、大质量天体和被观察的星系三者在一条直线上时,就会看到大质量天体的外圈包围着一个圆环。
      
      
      为什么这种情况会出现圆环呢?这是因为大质量天体的引力场很大,会让经过它的光线弯曲,也就是原本直线传播的光线在这里拐弯了,就像一个凸透镜一样让光线发生了弯曲,于是这个大质量天体的引力场就会起到类似凸透镜的作用,因此被叫做“引力透镜”。当我们透过引力透镜看去,后面的物体就会被放大,这样,引力透镜就放大了后面的星光,让原本看上去是一个亮点的星系变成了一个亮环。

       

      可为什么是亮环呢?凸透镜放大物体可不是把亮点放大成亮环,而是放大成更大的亮斑的呀?别忘了,这里的引力透镜中心是不透明的黑洞或椭圆星系,只有边缘部分的光线可以透过,因此放大的效果就像用中间模糊的凸透镜看东西一样,只能看到亮斑的边缘,也就是亮环了。

      

     

      两点星光化为双环

      很显然,爱因斯坦环正常情况下应该是一个环,但这里怎么会出现两个亮环呢?而且两个亮环的形状还不太一样?科学家认为,这种双环是更罕见的情况,应该是前面的大质量天体——这里应该是椭圆星系——挡住了后面的两个星系,也就是地球、椭圆星系、星系A和星系B等四点在一条直线上。于是椭圆星系的引力透镜效应就把星系A和星系B的亮点放大成了两个亮环。

      

       那为什么会出现一个亮环比另一个亮环大很多,而且明亮程度差异很大呢?这容易理解,就像通过放大镜看物体一样,如果让书上的字离放大镜远一点,字就会看上去更大一些,但字却显得更模糊。这里的两个星系距离引力透镜远近不同,因此被放大的程度就不同,距离较远的星系形成的就是较暗、较大的亮环。

      

      根据计算,起引力透镜作用的椭圆星系位于距离地球3亿光年的地方,看上去像是亮点,而另外两个星系分别距离地球6亿光年(星系A)和11亿光年(星系B)。

      

      

      黑白互补,双环相扣

      可这里还有个令人迷惑的问题,这个爱因斯坦双环有缺口,内圈的亮环好像是面包圈被咬了两口,出现了两个黯淡的缺口,在这两个缺口的外围,则是外圈环最亮的部分,其他部分则黯淡得几乎看不见。为什么会这样呢?如果是同一个引力透镜效应造成的,那应该外环的明暗部分与内环的明暗部分是相对应的,可是这里偏偏两个环的明暗部分是互补的。也就是说,如果内环的上半部分是黯淡的,外环的上半部分就是明亮的。这个现象又如何解释呢?

      

      别忘了,距离地球最远的那个星系B前面还有个星系A。内环是星系A被放大后的形象,可以看出星系A在上半部分恒星较少,不够明亮。那么当星系B经过星系A的时候,星系A的上半部分就不会挡住星系B的星光,从而让星系B的星光能够透过来,从而形成了这种明暗互补的爱因斯坦双环。

     

       爱因斯坦双环比较罕见,但科学家认为在10000个爱因斯坦环中也许能找到一个。这种双环的天文意义很大,科学家想利用它研究暗物质如何分布的问题。

      本文来源:大科技  作者:大科技   仅用于分享。如有侵权,请联系hq13379078029@163.com修改删除。

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