宇宙存在神奇“放大镜”
哈勃空间望远镜拍摄的“放大镜星系”
科学家还原出星系的原始面貌
哈勃空间望远镜拍摄的“引力透镜”效果图
近日，哈勃空间望远镜研究团队科学家公布了一个天然的“变焦镜头”存在于宇宙空间中，可以将遥远、明亮的星系“拉近、放大”。它便是引人注目的“引力透镜”效应，利用一个天然的前景星系所产生的引力场，使得来自于其后方、遥远的星系光线发生了弯曲并放大，这样我们就可以看到存在于遥远过的宇宙图像。本次公布的照片由哈勃空间望远镜的广域行星相机WFC3于2011年3月份拍摄。
这张“放大镜星系”的图像是哈勃望远镜接收到来自于100亿光年外的星光，且已被前景星系强大的引力扭曲了将近九十度，这些前景星系是一个编号为RCS2 032727-132623的星系团，大约距离我们50亿光年。由于光线扭曲的作用，处于100亿光年外的背景星系图像比正常情况下大了20倍，亮度增加了三倍多。相关研究成果已经刊登于《天体物理学》期刊上。
本项观测为研究宇宙深处的奥秘提供了一个独特的机会，尤其是在宇宙演化进行到30至40亿年时，星系中的恒星是如何形成的，以及所涉及的天体物理过程。被发现于宇宙空间中的“引力透镜”效应是一个天然的放大镜，可将其后方的图像扭曲放大，而要成为这个天然的放大镜，必须要有一个较强的引力场，比如太阳、黑洞或者是一个超大的星系团，根据引力强度的不同，所扭曲放大的图像也参差不齐。
一个由美国宇航局戈达德空间飞行中心天文学家简里格比（Jane Rigby）所领导的研究小组解析了哈勃所观测到的“宇宙放大镜”。 简里格比认为：这群编号为RCS2 032727-132623的星系团为我们提供了一个绝佳的工具，使得我们可以详细地研究来自其后方的遥远星系，如果没有它们的存在，要研究它们是非常困难的。
在图2左下方，科学家重建了这个遥远星系的本来面目，这是因为在哈勃的图像中，来自该星系的光线已经被前景星系团强大的引力所扭曲。如果这些星系团不存在，那么这个遥远的星系位置应该处于图像中间的小矩形那儿。而在哈勃所拍摄的图像中，这个遥远星系呈现出圆滑的轮廓，正是“引力透镜”所引起的光线扭曲。科学家根据前景星系团的质量分布还原了被扭曲星系的图像。
“引力透镜”效应的存在使得科学家可以了解到星系是如何从100亿年前演化至今的，虽然这些星系已经呈现出成熟的结构，恒星演化过程也趋于收尾，但这些信息同样也告诉了我们关于宇宙的成长史。来自早期宇宙的光线直到现在才抵达地球，遥远深空中的星系不仅昏暗也很渺小，天文学家若想了解恒星在这些星系中的形成过程就必须借助天然的“宇宙放大镜”，因为它们已经超出了哈勃望远镜的观测能力，现在我们获得了远古宇宙星系的可见光图像，有助于科学家更好地研究这些星系的细节。
在2006年，一组天文学家使用位于智利的甚大望远镜测量了被扭曲的弧形星系的距离，同时也计算出这些星系的亮度是先前发现的三倍。到了2011年，天文学家使用哈勃望远镜广域行星相机进一步观测并分析了这些远古星系。虽然我们通过“捷径”观测到了远古宇宙中星系的图像，但那已被“引力透镜”放大扭曲数倍，对科学家而言，真正的挑战是将扭曲的图像重建，还原出真实的模样。
哈勃望远镜灵敏的视觉允许天文学家可以将这些图像中扭曲的部分重建，使之看起来更加自然。在重建之后的图像中，科学家发现了星系中的恒星形成区，就像一个圣诞树在闪闪发亮，其亮度超过了我们银河系中所发现的任何一个恒星形成区。通过光谱数据，研究小组的科学家们计划进一步分析这些星系中深处的恒星形成区，以此揭开为什么在那个时期的宇宙中可以集中形成如此多的恒星之谜。
腾讯科技讯（Everett/编译）
