哈勃望远镜观察到了94亿光年以外的“爱因斯坦环”

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在太空中见过的最壮观的爱因斯坦环之一,使我们几乎可以在黎明时分看到星系中正在发生的事情。

被称为熔环( Molten Ring)的光斑被引力场拉伸和扭曲,是一个星系的放大和复制,其光传播了高达94亿光年。当宇宙仍处于起步阶段时,这种放大使我们对恒星的“婴儿潮”有了罕见的了解。

宇宙的早期演化是一个难以理解的时期。正如我们在大约138亿年前所理解的那样,它眨眼就存在了,大约 10 亿年后(我们认为)第一道光出现了。在这段时间内传播的光是微弱的,它的来源很小,而且灰尘掩盖了它的大部分。

即使是最本质发光的物体,也很难在时空鸿沟上看到,因此我们对宇宙如何从原始汤中组装起来的理解存在很大差距。

但有时宇宙本身会向我们伸出援助之手。如果一个巨大的天体位于我们和更远的天体之间,由于更近的天体周围时空的引力曲率,会发生放大效应。

然后穿过时空的任何光线都会沿着这一曲率进入我们的望远镜,被涂抹和扭曲,但也被放大和复制。这些被称为爱因斯坦环,因为这个效应由阿尔伯特·爱因斯坦预测。

这一现象本身被称为引力透镜效应,虽然它给了我们一些绝对惊人的图像,但它也为我们提供了极好的机会,让我们将自己的放大能力——望远镜——与宇宙放大能力结合起来,去看那些可能太远而看不清或根本看不清的东西。

熔环(正式名称为GAL-CLUS-022058s)就是这样一个爱因斯坦环,被天狼星星座中一个巨大星系团周围的引力场放大。这种效应如此强大,以至于遥远的星系不仅出现在四张扭曲的图像中,而且被放大了20倍。

当与哈勃太空望远镜结合使用时,得到的图像与48米大口径望远镜的观测结果一样详细和清晰。由西班牙卡塔赫纳政治大学的阿纳斯塔西奥·迪亚兹-桑切斯(Anastasio Díaz-Sánchez)领导的一个研究小组由此得出结论,来自星系的光已经传播了94亿光年。

这意味着它来自一个恒星形成速度非常快的时代——比今天银河系的恒星形成速度快一千倍。了解更多关于宇宙历史上恒星形成时期的信息可以帮助我们理解今天的星系是如何演化的。然而,通常我们无法很好地观察当时的星系;除了距离之外,它们还布满灰尘。

借助哈勃望远镜的图像,研究人员能够模拟透镜效应,将熔环的涂片和复制品重建到产生熔环的星系中。

“只有通过哈勃成像才能获得这样的模型。”迪亚兹-桑切斯说,“特别是,哈勃望远镜帮助我们识别了四张复制图像和透镜星系的恒星团。”

这表明该星系处于所谓的恒星形成星系的主序列上——星系质量和恒星形成率之间的关联——新恒星以每年70到170个太阳质量的速度诞生。相比之下,银河系的恒星形成率只有每年几个太阳质量。

关于早期宇宙以及恒星是如何形成的,我们还有很多不知道的地方,但是像熔环这样的偶然排列帮助我们揭开了它们的秘密。

这项研究已发表在《天体物理学杂志》上。

来源:科技领航人

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