爱因斯坦环出现的原因是什么，引力透镜效应解析

伤我心太深

　　被拍摄到爱因斯坦环图片欣赏：时空扭曲奇观
　　相对论预言了引力波的存在，发现了引力场与引力波都是以光速传播的，否定了万有引力定律的超距作用。当光线由恒星发出，遇到大质量天体，光线会重新汇聚，也就是说，我们可以观测到被天体挡住的恒星。一般情况下，看到的是个环，被称为爱因斯坦环。 爱因斯坦环可以用来证明暗物质的存在，目前科学家正努力找到暗物质。



这张来自哈勃太空望远镜拍摄的深空图片展示了各种星系，其中包含椭圆星系和螺旋星系。绝大部分斑点都是星系，但其中有些是带有衍射十字星的光点，它们是银河系中的前景恒星，要比那些遥远的星系距离我们近得多。




　　爱因斯坦在20世纪初提出了广义相对论，在此基础上，爱因斯坦和其他几位科学家预言了“引力透镜”现象，即大质量天体(如星系团)会较大程度地扭曲周围时空，当背景光源(如星系)发出的光线从附近经过时，就会像通过透镜一样发生弯曲。





　　近日，NASA在官网上公布了一张由哈勃望远镜拍摄到的爱因斯坦环的图片。照片中央是一个星系团，名为SDSS J0146-0929，这个星系团的质量足够大，以至于严重扭曲了它周围的时空，形成了环绕这个星系团的奇怪环线，这就是著名的爱因斯坦环。 图片来源：NASA官网




　　照片中可以看到，星系团SDSS J0146-0929严重扭曲了周围的时空，一个遥远星系的星光恰好从附近穿过，发生弯曲后传到地球，使得星系看上去呈环状。除了产生了古怪的形状之外，引力透镜还为天文学家们提供了最直接的探测椭圆星系中暗物质分布的方式。 图片来源：NASA官网



　　爱因斯坦环出现的原因是什么


　　「爱因斯坦环」是一种由于光源发出的光线，受到重力透镜效应的影响，让观测所得的光源形状改变的现象，此次阿尔马望远镜观察的是星系SDP.81。「星暴星系」则是在比较星系的恒星形成速率时，其形成速率比大多数的星系都要高出许多的一种星系。

　　最吸引人的景象在图的中心。发光的中央核球名为SDSS J0146-0929，它是一个星系团——数以百计的星系聚在一起，它们被强大的引力束缚在一起。


  　　星光偏转


　　这个星系团的质量极其大，足以严重扭曲它周围的时空，形成了几乎环绕星系团的奇怪环线，它们就是著名的“爱因斯坦环”。
　　诸如星系团这样的大质量引力源会造成周围时空出现巨大的弯曲，当背景星系发出的光在经过它们附近时，光线就会收到强烈弯曲，从而形成光环。


  　　引力透镜效应

　　在这幅图像中，来自背景星系的光线在前景星系团的周围被强烈弯曲，且被迫沿着许多不同的光线路径到达地球，这使得其看起来好像是在几个地方同时出现。


　　爱因斯坦环、引力透镜?


　　引力透镜效应是爱因斯坦在广义相对论中所预言的一种引力导致的光的弯曲现象，描述为光在经过大质量的天体时会被弯曲剧烈的时空扭曲，形成类似透镜的效果。如果位置合适，还能观测到大名鼎鼎的爱因斯坦环。

　　本号前几篇文章谈到过，所谓引力，并不如爱因斯坦所述的时空扭曲，而是宇宙星光综合作用的结果。所以引力导致光线偏折的理论是站不住脚的，光没有静止质量，不会被引力也就是其他光所左右，仍然一直沿直线前进，爱因斯坦所预言的现象都是光线折射的结果。


　　观测显示，与银河系类似的星系外围存在巨大的由宇宙微尘构成的晕轮，这种晕轮近似于球状。这层球状的晕轮对于光线的折射率比太空真空环境要大，所以在其身后射入的恒星光线，被这个庞大的晕轮折射后进入我们的眼中，一般角度表现为光线变亮，而在合适的角度比如光源、晕轮中心、和我们的眼睛在一条直线上时，则会形成美丽绝伦的环状光圈。在黑洞的周围，人们也观测到了这种光晕。这个现象并不是只在太空中能看到，在我们身边，一个简单的小实验便会让我们目睹这个简单而又神奇的光圈。