什么是引力透镜效应?奇妙的爱因斯坦环,让你看到真实的时空弯曲( 四 )


什么是引力透镜效应?奇妙的爱因斯坦环,让你看到真实的时空弯曲
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由此 , 我们宇宙的未来和归宿 , 似乎并非由可见物质决定 , 而是取决于暗物质和暗能量的博弈 。如果不弄清这两朵笼罩在天体物理学上空的“乌云” , 人类就很难找到宇宙更深入的真相 。但暗物质暗能量无法观测 , 它们到底是什么呢?它们在空间的分布状态又是怎样的呢?这是科学界几十年来一直想弄清楚的问题 。
值得庆幸的是 , 引力透镜让暗物质现了形
暗物质由于不带电 , 因此不会与光子发生作用 , 而人类完全是依靠光(可见光、电波和射线都是光的不同波段)来观测物质 , 这样 , 暗物质对人类来说就是透明的 。虽然人们可以通过引力作用来计算出某个星系或星系团中暗物质的质量 , 但如果了解这些暗物质在空间的分布呢?
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引力透镜效应让人们看到一线曙光 。
产生引力透镜效应的前置天体可能是巨型黑洞、星系、星系团等等 , 也可能是单纯的暗物质团 。即便在可见的星系团等天体里 , 暗物质也占据着主要地位 。
暗物质虽然不发出任何辐射 , 不可能被直接观测到 , 但既然它引力透镜效应中发挥着重要甚至主要作用 , 科学家们就可以通过引力透镜效应来分析它们在空间的分布状态了 , 由此 , 引力透镜效应就成为发现宇宙暗物质的探针 。
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2007年1月 , 欧洲和美国科学家首次公布了局部宇宙空间暗物质分布的三维图 , 这个三维图就是依靠引力透镜效应得到的 。这张图集中了70位天文学家的智慧 , 他们合作分析了哈勃望远镜1000个小时拍摄的575张照片 , 找出了50万个受到引力透镜畸变的星系 , 制作出了这个暗物质三维图 。
这幅暗物质分布三维图被列入中国两院院士评选的2007年世界十大科技成果之一 。这幅图涵盖了六分仪座一片2.2°^2的天区 , 相当9个满月的面积 , 距离分为30亿光年、50亿光年、65亿光年三个层次 。
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2006年8月21日 , 美国科学家公布了哈勃和钱德拉两架空间望远镜在2004年拍摄的一组综合图像 , 这是坐落在船底座1E0657-56“子弹星系团”的综合图像 , 距离我们34亿光年 , 由两个大星系团碰撞合并而成 。
照片中有三种不同波段望远镜分别拍摄出来效果 , 有红色高温气体和白色、黄色众多星系 , 还有一片蓝色区域 , 就是星系团中的暗物质 。这些暗物质分布是根据星系团形成的引力透镜效应分析描绘出来的 , 图像清晰显示了星系团碰撞过程 , 暗物质和普通物质的分离过程以及空间分布状态 。
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2007年5月15日 , 哈勃望远镜公布了星系团CL0024+17拥有暗物质环的图像 , 环径达260万光年 。照片中显示许多条蓝色弧段 , 是被引力透镜畸变了的一些更遥远星系 。这张照片是2004年11月 , 哈勃望远镜采用6种不同波长的滤光片曝光了14个小时得到的 。
2007年8月16日和2008年8月27日 , 哈勃和钱德拉望远镜又公布两张类似的照片:猎户座Abell520星系团 , 距离24亿光年;鲸鱼座MACSJ0025.4-1222星系团 , 距离59亿光年 。这些都是宇宙暗物质存在的直接证据 。