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在东说念主类科学史上,有一种极其极致的纵欲:一个凡东说念主仅凭一支笔和一张纸,在简短的书桌前写下几行公式,就得胜预言了天地百亿光年外的终极奇不雅。
一百多年前的1915年,阿尔伯特·爱因斯坦建议了震古铄今的广义相对论,他告诉众东说念主:引力并不是一种看不见的绳子,而是大质料天体对时空结构形成的“迂回”,其时,险些没东说念主能直不雅地贯穿这种极其超前的理念。 爱因斯坦本东说念主曾经谋略,天地中应该存在一种由时空迂回导致的“光学错觉”,但他悲不雅地以为,东说念主类的千里镜可能耐久也无法拍到如斯目生的口头。
但是,爱因斯坦低估了东说念主类探索星空的狂热。 就在最近,造价高达 100 亿好意思元的詹姆斯·韦伯天外千里镜将它的红外神眼瞄准了深沉的天地,拍下了一张让全宇宙天文体家欢欣鼓动的像片:在距离地球约 120 亿光年的深空,出现了一个好意思满的、泄气着妍丽光芒的橙红色光环。
这个光环,即是物理学界旷古绝伦的圣杯之一:爱因斯坦环。 要看懂韦伯拍下的这个绮丽光环,咱们必须先贯穿一个极其中枢的物理主张:引力透镜效应。
在牛顿的经典物理学中,光是莫得静止质料的,是以光应该耐久沿着直线传播,引力对光无可何如,但爱因斯坦的广义相对论澈底颠覆了这个学问。爱因斯坦指出:空间和时候并不是一个僵硬的空舞台,而是一张富余弹性的“网”。
念念象一下,你拉开一张极具弹性的蹦床,然后在蹦床的正中间放上一个千里重的保龄球。保龄球会把蹦床压出一个深深的凹下。这个时候,若是你拿一个玻璃弹珠沿着蹦床边际滚夙昔,弹珠并不会走直线,而是会顺着蹦床的凹下,划出一条迂回的曲线。
天地亦然如斯。本日地中存在一个十分重大的质料体,比如一个包含数千亿颗恒星的星系团时,它那恐怖的质料会把周围的“时空网”深深地压弯。当远处星系发出的光芒历程这个星系团隔邻时,光固然依然在走它以为的“直线”,但因为时空自己如故迂回了,是以光的旅途也就随着迂回了。
这个大质料星系团,就像是咱们东说念主类戴的凸透镜眼镜相似,把背后远处天体发出的光泽折射、汇注、并放大。这即是所谓的“引力透镜”。若是莫得这个天地级的放大镜,以东说念主类现时的千里镜工夫,根柢不行能看清上百亿光年外那些极其阴雨的早期星系。
你可能会问:既然是透镜,放大出来的影像为什么会变成一个“环”呢?咱们闲居用放大镜看东西,也不会把翰墨变成一个个圈啊? 这即是爱因斯坦环最令东说念主赞口链接的地点,亚搏app官方网站它要求一种极其淡漠、确凿如同中彩票头奖一般的天地级几何对都。
频频情况下,当远景星系和配景星系莫得完全对都时,配景星系的光会被诬蔑成几个破灭的圆弧,或者形成好几个一模相似的分身,但是要念念形成一个莫得任何缺口的好意思满闭合光环,必须欢腾一个极其严苛的要求: 地球上的千里镜、中间的大质料星系、以及最背后的远处星系,这三者必须极其精确地连成一条都备的直线!
当这三点一线收场时,古迹就发生了:最背后阿谁星系发出的光泽,像是一个向四周扩散的锥形光束。当这些光泽撞上中间阿谁巨大的时空凹下时,光泽被均匀地向内折射。 于是,原来仅仅一个小亮点的远处星系,它的光芒被从四面八方均匀地“拉扯”开来,最终在咱们的千里镜里,形成了一个好意思满包围着远景星系的巨大光环。
事实上,东说念主类并不是第一次拍到爱因斯坦环。白发之心的哈勃天外千里镜曾经拍到过近似的征象,那么为什么此次韦伯千里镜拍到的光环如斯震荡? 原因在于两点:距离与明晰度,此次韦伯不雅测到的想法距离地球达到了惊东说念主的 120 亿光年。 120 亿光年意味着什么?
天地的年齿粗心是 138 亿年。也即是说,这束光在天地大爆炸后仅 10 几亿年的时候就如故动身了,咱们现时看到的,是天地处于“婴儿期”时的神气。 因为天地一直在加快推广,这些极早期星系发出的光,在履历了 120 亿年的资料跋涉后,其波长如故被天地拉伸得相当长了。原来可见的星光,被拉伸成了肉眼和哈勃千里镜都无法看见的红外线,这种口头叫天地红移。
这恰是韦伯千里镜本领稀奇的时候! 韦伯是一台颠倒为了捕捉红外线而预备的终极机器。它那巨大的金色蜂窝状主镜,以及需要被冷却到接近都备零度的近红皮毛机和中红外仪,好像绝不死力地穿透厚厚的星际尘埃,捕捉到这些来自天地创世初期的极其幽微的红外幽光。
在哈勃千里镜的眼中,这个环可能仅仅一个迟滞的、充满噪点的像素团;但在韦伯的红外镜头下,这个 120 亿光年外的爱因斯坦环不仅呈现出好意思满的闭合圆弧,以致连光环里面正在豪恣出身新恒星的亮堂尘埃结节都明晰可见。
更令东说念主心烦意乱的发现还在后头:本日文体家算出中间星系的实际质料后,他们发现这个质料大得离谱。它远远卓越了该星系内通盘恒星、气体和尘埃的总质料之和。 那么多出来的这部分重大质料是从那处来的?
谜底即是:暗物资。 暗物资不发光、不反射光、也不与任何电磁波发生反馈,东说念主类根柢看不见它们。但它们领有极其重大的质料和引力。 爱因斯坦环,就像是一把“显妖镜”。暗物资固然隐形,但它们压弯了时空。通过测绘光环的诬蔑进度,科学家以致不错倒推绘画出中间星系周围那张看不见的、如阴灵般的“暗物资散布网”。
像片的背后,是相隔上百亿光年的星空、是几千亿颗恒星共同发挥的引力魔法、是跳动了 120 亿年的时候旅行。 而这一切浩大的天地叙事,早在一百年前,就如故被一个地球东说念主在大脑中通过几行数学绚烂精确预判。
正如爱因斯坦本东说念主曾经说过的那句名言:“天地最不行贯穿之处,就在于它果然是可贯穿的。” |




















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