1915年,一位名叫阿爾伯特·愛因斯坦的物理學(xué)家,在一張草稿紙上寫下了一組極其復(fù)雜的張量微積分方程。
![]()
通過這組方程,他向全人類宣布了一個極其反直覺、甚至有些荒謬的結(jié)論:我們所生活的空間并不是平坦的死寂舞臺,引力也根本不是一種相互拉扯的力,而是質(zhì)量對時空結(jié)構(gòu)造成的“彎曲”。
在當(dāng)時幾乎沒有人敢完全相信這個理論,因?yàn)槿绻C明“時空可以被彎曲”,你就必須證明“光線在經(jīng)過大質(zhì)量天體時,也會跟著彎曲”。
![]()
就在最近,人類歷史上極其強(qiáng)大、造價高達(dá)100億美元的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡,將它那極其銳利的鍍金蜂窩反射鏡,對準(zhǔn)了距離地球極其遙遠(yuǎn)的 120億光年 之外,在那里它拍下了一張令全球天文學(xué)界集體倒吸一口涼氣的照片:一個極其完美、散發(fā)著璀璨光芒的“宇宙魔戒”。
這不僅僅是一張絕美的星空壁紙,這是宇宙向人類展示的最極其硬核的物理奇觀:引力透鏡效應(yīng)下的“愛因斯坦環(huán)”。
![]()
當(dāng)我們在韋伯望遠(yuǎn)鏡傳回的圖像中,看到這個被稱為 SPT-S J041839-4751.8的星系時,它的畫面極其詭異:圖像的正中央是一個極其明亮的藍(lán)色光點(diǎn),而在它的外圍,包裹著一個極其圓潤、由金色和橙紅色光芒組成的巨大圓環(huán)。
如果按照人類的常識,這似乎是一個擁有發(fā)光內(nèi)核的環(huán)狀星系,但實(shí)際上,這是一個極其宏大的宇宙視錯覺。
![]()
真相是:畫面中心那個藍(lán)色的光點(diǎn),和外圍那個金色的圓環(huán),根本就不在同一個地方,它們之間相隔了極其遙遠(yuǎn)的星際深淵。
中間的藍(lán)點(diǎn)是一個距離地球大約 30 億光年的極其龐大的前景星系,它的質(zhì)量極其恐怖,擁有數(shù)千億顆恒星以及極其龐大的暗物質(zhì)暈,外圍的金色圓環(huán)才是我們要找的主角 J0418。它距離地球極其遙遠(yuǎn),達(dá)到了極其驚人的 120億光年。
![]()
既然它們相隔幾十億光年,為什么 120 億光年外的星系,會變成一個環(huán)繞在 30 億光年外星系周圍的圓環(huán)呢?
要深刻理解這個圓環(huán)的誕生,我們必須請出廣義相對論,在牛頓的絕對時空觀里,光線在宇宙真空里永遠(yuǎn)只走直線,但愛因斯坦極其顛覆地指出:物質(zhì)的質(zhì)量會迫使周圍的時空發(fā)生極其嚴(yán)重的凹陷。
![]()
當(dāng) 120 億光年外的 J0418 星系發(fā)出極其微弱的光子時,這些光子原本是向著宇宙四面八方直線傳播的,但是當(dāng)其中一部分光子在極其漫長的旅途中,極其偶然地經(jīng)過了那個 30 億光年外的大質(zhì)量前景星系時,它們遭遇了極其嚴(yán)重的時空凹陷。
光子沒有質(zhì)量,它們依然覺得自己走的是“直線”,但在外部觀察者看來,由于時空本身被彎曲了,光線的路徑也就極其自然地跟著彎曲了。
![]()
光線繞過了前景星系,就像水流繞過極其龐大的礁石,最終在地球的位置重新匯聚,原本極其微小的一個光點(diǎn),就這樣被引力生生地撕扯、拉伸成了一個極其龐大的發(fā)光圓環(huán)。
不過絕大多數(shù)的引力透鏡效應(yīng),只能把背景星系扭曲成幾段極其模糊的弧線,或者產(chǎn)生幾個極其詭異的分身,要形成韋伯望遠(yuǎn)鏡拍到的這種極其完美、極其閉合的“愛因斯坦環(huán)”,需要一種在概率學(xué)上極其變態(tài)的物理巧合:
![]()
觀察者、前景透鏡星系、背景源星系,這三者必須在浩瀚的三維宇宙空間中,極其精確地排成一條絕對的直線!
只要偏差哪怕極其微小的一個角秒,這個圓環(huán)就會瞬間斷裂,變成幾截毫無美感的弧線。
天文學(xué)家們之所以對這個 120 億光年外的愛因斯坦環(huán)極其瘋狂,并不僅僅是因?yàn)樗鼧O其美麗。更重要的是,這枚圓環(huán)是宇宙贈予人類的一臺純天然超級放大鏡。
![]()
J0418 星系距離我們 120 億光年,這意味著我們現(xiàn)在看到的它,是它在 120 億年前的樣子,那時的宇宙極其年輕,剛剛誕生不到 15 億年,正處于星系形成和恒星極其狂暴的“嬰兒潮”時期。
但是120 億光年實(shí)在太極其遙遠(yuǎn)了,哪怕是韋伯望遠(yuǎn)鏡,如果直接去看,J0418 也極其可能只是一個暗淡到極其容易被忽略的紅外像素點(diǎn),我們根本無法看清它內(nèi)部的任何細(xì)節(jié)。
![]()
然而由于前景星系的引力透鏡效應(yīng),J0418 的光線不僅被極其劇烈地彎曲,還被極其強(qiáng)悍地放大了!這種天然的物理放大率通常可以達(dá)到 10 到 20 倍,甚至更高。
通過這枚愛因斯坦環(huán),天文學(xué)家極其不可思議地逆向還原了 J0418 星系原本的樣貌,他們極其震驚地發(fā)現(xiàn),在這個極其古老的星系中,不僅包含著極其豐富的塵埃,而且正在以極其狂熱的速度孕育著極其龐大的新生恒星。
![]()
引力透鏡就像一臺極其強(qiáng)大的時光機(jī),讓人類極其清晰地窺探到了宇宙極其早期的黎明時刻。
當(dāng)我們凝視這張由韋伯望遠(yuǎn)鏡傳回的愛因斯坦環(huán)圖像時,我們其實(shí)正在見證一場極其漫長且極其壯麗的宇宙接力。
![]()
一批極其古老的光子,在 120 億年前從一個極其熾熱的新生星系中出發(fā),那時太陽系連一粒塵埃都還沒有形成。這些光子在絕對零度、極其死寂的宇宙深淵中極其孤獨(dú)地飛行了 90 億年,然后極其偶然地一頭撞入了一個極其龐大星系所制造的時空陷阱。
它們在時空的彎曲中被迫改變了極其堅(jiān)定的航向,又極其疲憊地飛行了 30 億年,最終,它們極其精準(zhǔn)地砸在了韋伯望遠(yuǎn)鏡中紅外探測器的硅陣列上,化作了極其微弱的電信號,并最終呈現(xiàn)在了您的屏幕前。
![]()
這是一個極其震撼的科學(xué)閉環(huán):一百多年前,一個極其偉大的人類大腦,在沒有極其先進(jìn)的觀測設(shè)備的局限下,僅僅依靠極其純粹的數(shù)學(xué)推理,就預(yù)言了時空的形狀,一百多年后,人類傾盡極其巔峰的工業(yè)實(shí)力制造的機(jī)械巨眼,在極其遙遠(yuǎn)的深空,用極其完美的鐵證,為那個偉大的預(yù)言蓋上了極其沉甸甸的印章。
![]()
這不僅僅是愛因斯坦的勝利,更是全人類理性的狂歡。它極其深刻地告訴我們:盡管人類極其渺小,只能生活在這顆極其脆弱的藍(lán)色水滴上,但只要我們極其虔誠地掌握了物理的法則,我們的思想,就擁有了丈量整個宇宙的極其宏大的力量。
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.