透镜星系周围的马蹄形结构

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• 引力透镜效应

  在爱因斯坦的理论中，产生引力的原因是物质的质量弯曲了周围的空间与时间，当光线经过被物体弯曲的空间时，就走了弯路，产生偏折。在这个理论的基础上，爱因斯坦还考虑过一个问题：当一个光源与观测者之间恰好有一个物体时，中间那个物体产生的引力会不会像凸透镜一样将光线会聚起来？如果会，这个天体就是一个“引力透镜”。虽然经典力学也可以得到这个结论，但只有爱因斯坦创立的相对论可以正确计算出光线在物体引力作用下偏转的角度。

  爱因斯坦也是第一个对引力透镜效应进行定量计算的人。他以太阳为例子计算出如果一束光要被太阳会聚到一个点，这个点与太阳的距离是地球与太阳距离的542倍。因此他认为，恒星级天体的引力对光的折射效应太弱了，产生的引力透镜效应不可能被观测到。

  但是后来的时候，天文学家也在对此进行着探索，目的只是为了得到准确的星光偏转角度。随着测量设备慢慢变得先进，观测值越来越向着他当年计算出的数值逼近。

  但宇宙中的天体系统并不都是单个的恒星。如果上千亿颗恒星聚集而成的星系作为一个引力透镜，产生的折射效应就会很明显。更进一步，多个星系组成的星系团会产生更强烈的引力透镜现象。充当引力透镜的星系与星系团分别被称为透镜星系与透镜星系团。

  

  

在透镜星系或透镜星系团的作用下，远处星系或者类星体会产生2个、4个甚至多个像。如果光源、透镜星系或星系团、观测者三者几乎连成一条直线，透镜星系或星系团周围就会形成对称分布的4重像甚至圆环，它们被分别称为“爱因斯坦十字架”和“爱因斯坦环”。有时，透镜星系周围只形成缺了一段短弧的马蹄形结构，或者形成一条条短弧。