引力透镜奇观

原创；牧夫天文

引力透镜成像示意图

遥远天体发出的光线，在大质量星系群的引力作用下发生弯曲。大部分光线发散而去，其中一部分汇聚到了地球，观测者看到被改变的影像

NASA/ESA

遥远天体发出的光线，在大质量星系群及其周边暗物质的引力作用下发生弯曲。大部分光线发散而去，其中一部分汇聚到了地球，观测者看到被改变的影像。

前期我们讲述黑洞时，引用了下面这张引力透镜效果图：

黑洞引力透镜效果图

然而由于引力透镜天体的引力、形状，透镜与成像天体的距离等不同排布，引力透镜成像结果千差万别。

最著名的当属下面的“爱因斯坦十字”：

“爱因斯坦十字”及其形成过程

Bell labs

在2015年哈勃望远镜偶然拍摄到一次超新星爆发形成的爱因斯坦十字。

由于四个影像的光线路径不同，人类得以同时观测一个超新星爆发的四个不同时间点的变化趋势，形成了难得“时移”观测。

一次超新星爆发形成的4个不同影像（箭头所指位置黄色亮点）

NASA/ESA

圆环形的影像较为常见，比如ALMA望远镜捕捉到爱因斯坦环现象。成像的主体是星暴星系SDP.81。

SDP.81，爱因斯坦环

ALMA

一个近似圆环的影像，因其更像马蹄的造型而被称作“宇宙马蹄”。

爱因斯坦“马蹄”

哈勃太空望远镜

下图是著名的柴郡猫星系群，笑脸里面藏着一脸的暗物质。这是引力透镜效应第二著名的例证。

柴郡猫星系群

构成笑脸的线条都是引力扭曲的星系，中间的光晕则是引力的始作俑者——暗物质

哈勃/钱德拉太空望远镜

移除了中央的光晕后，小猫笑得有些“邪恶”

最后给大家介绍一个最近的观测成果，一种罕见的双透镜系统。

如下图所示，由于及其巧合的排布，前景中的G1、G2构成了2个引力透镜（空间维度上前后排列），两个遥远天体S2、S3在其作用下，形成了A、B、C、D四重影像。

双透镜成像

A.J. Shajib et al. (2019), arXiv:1910.06306

这样的排列，使得科学家们可以同时测量不同距离引力透镜的红移现象，从而获得比单一成像更为充足的数据，得以推演出更精确的宇宙膨胀系数，从而揭开宇宙膨胀之谜。

『天文时刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

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