哈勃与韦伯望远镜的观测新发现:爱因斯坦环与“龙弧”中的恒星

嘉慧浏览趣事 2025-01-19 00:24:25

哈勃望远镜研究团队最新公布了一张照片,与此同时,韦伯望远镜研究团队也不甘落后,他们在韦伯望远镜所拍摄的深空场中,于一个名为“龙弧”的光弧内有了重大发现。本文我们将围绕哈勃和韦伯的此次拍摄展开探讨。

哈勃望远镜研究团队

哈勃望远镜所拍摄的这张照片,其方位处于室女座与长蛇座之间,且实际上更靠近长蛇座,然而长蛇座在夜空中较难辨认,故而我们可通过室女座来确定其位置。

哈勃望远镜研究团队最新公布的照片

想必大家对寻找室女座并不陌生,找到春季大三角即可,它是由大角星、角宿一和五帝座一这三颗亮星构成的等边三角形,其中角宿一是室女座中最为明亮的一颗星。

春季大三角

大角星属于牧夫座,五帝座一则位于狮子座,且是狮子座的第二亮星,狮子座的第一亮星是轩辕十四。在室女座角宿一附近,我们能够看到一颗亮度为三等的亮星,其旁边有四颗亮星组成的不规则四边形,是乌鸦座。

乌鸦座

凭借这些特征,我们便可确认这颗三等亮星即为长蛇座的第二亮星——长蛇座ү星,我国古人称其为平一,它位于长蛇座的尾部,将它与乌鸦座β星的连线延长一倍距离,便是哈勃此次拍摄照片的所在区域。

我们将照片放大后,可以看到哈勃图中有一个蓝色的星系,此即爱因斯坦环。该星系距离我们约6.2亿光年,得益于哈勃望远镜的拍摄,我们能够清晰地看到其旋臂、星系核以及星系中的星团,甚为壮观。

爱因斯坦环

至于背景中的那些亮点,除了带有衍射尖峰的亮点之外,带有衍射尖峰意味着其亮度较高,这些是银河系内的恒星,其余那些微弱的亮点则不在银河系内,它们大多与这个蓝色星系一样属于星系,只是距离我们太过遥远,故而我们仅能看到它们的光点,至于其星系结构,如星系盘、星系核、旋臂等,则无法看到。

位于右上角的那个完美圆环,便是被称为爱因斯坦环的神奇时空效应所呈现出的天文奇观。这是由引力场偏折光线所产生的类透镜效应导致的时空效应。

爱因斯坦环的时空效应呈现出的天文奇观

简单来讲,一个质量巨大的天体,会使其周围的时空发生弯曲,当它背后的星光经过这一弯曲时空时,便会发生偏折,进而形成类似透镜成像的效果。这一现象被称作引力透镜效应,而引力透镜最为常见的成像便是光弧,即那些弯弯曲曲的光弧。

前文所提及的韦伯望远镜拍摄的照片中的光弧便是此类,而爱因斯坦环则是一种极为罕见的引力透镜成像。它要求成像的背景天体、充当透镜的前景天体以及我们的观测视线,三者的角度需极为精确地对齐,才会出现如此完美的圆弧。

我们所看到的圆弧中心的亮点,是造成时空弯曲的前景天体,它是一个距离我们较近的星系,而圆环本体则是位于该星系之后更为遥远的星系,其距离我们大约110亿光年。

当它发出的光经过前景星系时,因时空弯曲而形成了圆弧成像,并被哈勃望远镜所捕捉。因此,这个圆环并非真实存在的天体,而是时空效应所呈现的虚像。

当然,宇宙中也存在类似这样真实的圆环天体,如霍格天体,就如同哈勃此次拍摄的照片所展示的一般。

霍格天体

由此可见,在这张照片中所呈现的微弱星系以及神奇的爱因斯坦环等所有现象,均发生在这片尚不及针尖大小的天区内。试想一下,整个夜空之中,将会有多少这般难以言喻的奇妙景象啊。

韦伯望远镜的研究团队

在鲸鱼座,有一个被称为Abell370的星系团,它是由数百个距离我们约50亿光年的星系组成的大型星系团核心,再加上周围的小星系,其中我们能够辨认出的星系估计可达数千个之多,其中有螺旋星系、椭圆星系、不规则星系等,不计其数。

Abell370的星系团

Abell370星系团的存在,使得这片空间形成了一个强大的引力区域。那么,在这强大的引力空间中会出现何种现象呢?答案便是我们之前所提及的引力透镜效应。

这些弯曲的光弧中,有一条既巨大又绵长的光弧,在其一端有一个完整的轮圆星系图案,另一端则是被拉伸的星系图案,再加上中间的弯曲条纹,这些特征组合在一起,使得这条光弧看起来宛如一条翱翔的飞龙,天文学家也因此将这条光弧命名为“龙弧”。

“龙弧”

这一发现是天文学家在2009年依据哈勃的拍摄成果所得出的。自韦伯望远镜发射之后,其于2022年12月以及2023年12月分别对Abell370星系团进行了观测。在这两次观测中,天文学家发现了龙弧中的微引力透镜现象,这种现象虽不能形成弯曲和圆环成像,但却能够增强背景星光的亮度。

韦伯望远镜所发现的微引力透镜效应源自恒星的光线,当恒星在星系中移动时,其光线被星系或黑洞等强大的引力天体所扭曲,从而形成微引力透镜效应,致使其亮度增强。而星系又经过了强引力透镜效应,即经过Abell370星系团后形成了龙弧这个圆弧,这进一步增强了星系的亮度。

“龙弧”

正是在这种机缘巧合的双重放大作用下,天文学家得以识别出该星系中大约40颗单颗恒星。要知道,此星系的红移值为0.72,按照红外计算,它远在96亿光年之外,能够在如此遥远的距离识别出40多颗单颗恒星,这在以往是从未有过的。

此次研究于2025年1月6日发表于《自然天文学》杂志,该研究为我们发现遥远星系中的单颗恒星提供了全新的思路,即借助宇宙中这些奇特的引力效应,如同叠加增益效果一般,使我们能够观测到更为遥远的天体。

【文本来源@窥探宇宙的视频内容】

0 阅读:0

嘉慧浏览趣事

简介:感谢大家的关注