110億光年外傳來「十字」信號，愛因斯坦100年前的預言再次應驗

​愛因斯坦最偉大的物理學成就莫過於創立廣義相對論，這是一個比牛頓萬有引力定律更加強大、更加普適的引力理論，它用幾何效應來描述引力作用。憑藉著相對論以及對量子力學的貢獻，愛因斯坦與牛頓被公認為是人類史上最偉大的兩位物理學家。

廣義相對論認為，在物質和能量的作用下，平坦的空間會發生彎曲。無論是物體，還是光，或者其他粒子，它們在彎曲空間中都會沿著測地線運動，這樣讓它們的運動看起來受到了引力作用。

在1915年，通過廣義相對論，愛因斯坦成功解釋了水星近日點反常進動現象。此外，愛因斯坦計算出了光線經過太陽附近時所偏轉的角度，這得到了愛丁頓的日食觀測實驗的證實。

更進一步，愛因斯坦預言，大質量天體對空間造成強烈彎曲，光線經過其中時會被大幅度彎曲。大質量天體就像透鏡一樣扭曲光線，產生引力透鏡效應。產生顯著的引力透鏡效應需要滿足兩大條件，其一，需要質量足夠大的前景天體，比如星系、星系團。其二，背景光源、大質量天體與地球剛好處在同一條線上。

在愛因斯坦提出引力透鏡效應之後的半個多世紀裡，受限於天文望遠鏡的分辨能力，天文學家都沒有觀測到這種現象。直到1979年，天文學家才首次觀測到一個前景星系讓遙遠的類星體出現重影，引力透鏡效應首次被發現。

此後，天文學家發現了一系列的引力透鏡效應，有些可以產生環狀扭曲的圖像，它們被稱為「愛因斯坦環」，例如，這個著名的「笑臉星系」：

「眼睛」和「鼻子」部分是位於45億光年外的前景星系團，其強大的質量扭曲了周圍時空。環狀部分是76億光年外的背景星系，它們發出的光經過前景星系團時被強烈扭曲，讓我們在地球上看到了扭曲圖像。

「宇宙馬蹄鐵星系」是另一個著名的愛因斯坦環：

圓環中心的亮斑是一個質量高達銀河系100倍的前景星系，距離我們52億光年。環狀部分是背景星系，遠在103億光年之外。

除了愛因斯坦之外，還有一種更加特別的引力透鏡效應——愛因斯坦十字：

這是由哈勃太空望遠鏡拍攝到的，十字中心的亮斑為前景星系，距離我們5億光年。周圍的四個星點其實都是同一個物體，它是遠在110億光年外的類星體QSO 2237+0305。從地球上看來，類星體與前景星系幾乎完全重疊（間隔小於0.05角秒），所以才產生了奇特的愛因斯坦十字。

在愛因斯坦十字中，作為背景光源的類星體也是愛因斯坦的預言結果。類星體其實是非常活躍的超大質量黑洞，位於星系的中心。

QSO 2237+0305發出的光用了110億年到達地球，我們看到的是110億年前的景象。那時，宇宙才誕生28億年，早期星系中的氣體雲非常豐富。星系中心的超大質量黑洞能夠大量吞噬氣體雲，發射出強烈的電磁波。所以即便類星體距離地球極其遙遠，我們仍能觀測到。