愛因斯坦讓我們看到了原本看不到的宇宙深處

  質量和時空的本性,讓我們看到了來自遙遠宇宙、依靠自身技術能力永遠無法企及的光。

  人眼的視力是有限的,東西越遠就越難看到。天文學上也是如此,你能看多遠,完全取決於你能通過望遠鏡收集到多少光。

  通常我們有兩種方式來增加視力極限。一種是製造更強大的望遠鏡;一種是增加曝光時間。我們還可以把望遠鏡發射到太空裡,或者安裝光學矯正系統,來擺脫或減少大氣干擾,提高觀測效率。但這些方法仍然有極限,它們無法在根本上增加我們能夠收集到的光線總量。

  感謝愛因斯坦的《廣義相對論》,要看到更遠的宇宙,大自然其實已經為我們提供了一種方法--引力。

  《廣義相對論》認為,時間和空間不是相互獨立的,而是交織成了一個連續的時空結構。一切粒子都存在於時空結構中,質量和能量能使時空結構扭曲。因此太空中如果存在足夠巨大的質量,比如星系或星系團,就會出現一種能夠放大其身後宇宙影像的神奇現象--引力透鏡。

  引力透鏡會以多種方式出現,最終效果取決於前後景天體的排列方式。如果後景天體發出的光線在多個方向上被彎曲,就會出現同一個天體的多個影像。後景天體的影像也可能會變形,變成放射弧、橢圓形,或被拉長。如果排列方式恰到好處,被扭曲的影像也有可能變成一個完整或部分完整的圈,這種現象被稱為“愛因斯坦環”.

  不論哪種方式,引力透鏡都會把後景天體的影像放大、增亮很多倍。

  人們正是利用這一技巧,在宇宙中發現了最為遙遠的類星體和星系。威力強大的望遠鏡、長時間的曝光、機緣巧合出現的引力透鏡現象,讓我們能夠看到前所未見的宇宙深處。當前已知最遙遠的星系,就是用這種方法發現的。沒有引力透鏡的幫忙,人類永遠都看不到它。

  雖然首個引力透鏡現象的實例,是在理論提出後40年才被發現的,時至今日,它已經成為星系質量測定(前景星系)和遙遠星系探索(後景星系)的重要手段。雖然這是一種自然存在的現象,我們只有被動地觀察;雖然這是一種難以精確控制的技巧,但是只要我們有足夠的耐心,只要我們選對正確的波段和方法,就能在宇宙深處發現越來越多的遙遠天體。

  人類自身的望遠鏡再強,守候的時間再久,也不及愛因斯坦《廣義相對論》和引力提供的終極宇宙望遠鏡威力大。質量和時空的本性,讓我們看到了來自遙遠宇宙、依靠自身技術能力永遠無法企及的光。




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