愛因斯坦環(huán)出現(xiàn)的原因
愛因斯坦大家肯定聽說過，那么愛因斯坦環(huán)大家知道嗎 ？愛因斯坦環(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因斯坦環(huán)出現(xiàn)的原因，一起來看看。
愛因斯坦環(huán)出現(xiàn)的原因
相對論預(yù)言了引力波的存在，發(fā)現(xiàn)了引力場與引力波都是以光速傳播的，否定了萬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，光線會重新匯聚，也就是說，我們可以觀測到被天體擋住的恒星。一般情況下，看到的是個環(huán)，被稱為愛因斯坦環(huán)。 愛因斯坦環(huán)可以用來證明暗物質(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月的巡天觀測中發(fā)現(xiàn)了8個愛因斯坦環(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，哈勃拍攝的更為遙遠(yuǎn)的一個愛因斯坦環(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。
這是一個引力透鏡幻象。上面影像的左側(cè)是一個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，形成了近似于一個圓環(huán)。因?yàn)橥哥R效應(yīng)是70年前由艾波特.愛因斯坦預(yù)言提出，所以SDSSJ1430這樣的光環(huán)現(xiàn)在被稱為愛因斯坦環(huán)。SDSSJ1430是在斯隆透鏡高級攝像儀觀測計劃活動期間發(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)來尋找透鏡候選體的計劃。類似SDSSJ1430的強(qiáng)引力透鏡有很多古怪的事情，它們的多個特性能讓天文學(xué)家測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)過計算機(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。
我們在太空中也能看到這樣的戒指，它是太空中的愛情信物——愛因斯坦環(huán)，它象征著宇宙對我們?nèi)祟惖牟┐箨P(guān)愛?？?，該圖就是由美國哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的愛因斯坦環(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。
愛因斯坦環(huán)的觀察
“愛因斯坦環(huán)是宇宙中廣義相對論最生動的示范之一，”哈佛-史密森天體物理中心(CfA)的亞當(dāng)•博爾頓說。“這為研究宇宙中質(zhì)量最大的星系提供了一個獨(dú)一無二的機(jī)會。”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，一個遙遠(yuǎn)的星系發(fā)出的光線可以被一個位于視線中間的星系扭曲成一道光弧或者幾個分離的影像。當(dāng)兩個星系完全連成一線的時候，這些光線就會形成一個如眼的圖案，包圍著前景星系，這就是所謂的愛因斯坦環(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，辨認(rèn)出了19個新的引力透鏡星系，大大地充實(shí)了由此前已知的大約100個引力透鏡星系所組成的數(shù)據(jù)庫。通過研究這些透鏡候選體所產(chǎn)生的光弧和光環(huán)，天文學(xué)家們能夠精確測量這些前景星系的質(zhì)量。在這19個星系之中，他們已經(jīng)找到了8個新的愛因斯坦環(huán)。此前只有3個類似的環(huán)在可見光波段中被看到過。
這些新發(fā)現(xiàn)的透鏡是由一個正在進(jìn)行中的計劃——斯隆透鏡ACS搜索計劃(SLACS)所發(fā)現(xiàn)的。一個由CfA的亞當(dāng)•博爾頓和荷蘭卡普坦天文研究所的利昂--庫普曼斯領(lǐng)導(dǎo)的天文學(xué)家小組從斯隆數(shù)字巡天的幾十萬個橢圓星系可見光光譜中挑選出透鏡候選體。然后他們再利用哈勃高新巡天相機(jī)(ACS)的銳利目光來進(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)新的引力透鏡打開了這個空前的機(jī)會，”博爾頓解釋說。“我們已經(jīng)成功地從每一千個顯示出引力透鏡跡象的星系之中辨認(rèn)出了一個引力透鏡事件。”
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橢圓星系中暗物質(zhì)分布的方式。暗物質(zhì)是一種不可見的奇異物質(zhì)形態(tài)，還沒有被直接觀測到過。天文學(xué)家們是通過測量它的引力效應(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，它們一定是在早期宇宙中的暗物質(zhì)密集團(tuán)塊周圍開始形成的。
“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)和可見物質(zhì)的分布是否會隨著宇宙的時間而發(fā)生改變，”庫普曼斯說。“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個引力透鏡候選體。最后的總數(shù)可能會超過100個，其中包括著更多的新引力透鏡。總部設(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臺和哈佛大學(xué)天文臺合作成立的。CfA的科學(xué)家們被分成6個研究小組，研究內(nèi)容包括宇宙的起源、演化、以及最終命運(yùn)。
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