我們在這張最新的哈勃望遠鏡照片上看到的弧光痕跡,並非藝術加工,也不是太空望遠鏡鏡頭上的汙跡。實際上,它們是來自110億光年之外同一星系的光線,在強大的引力作用下遭到扭曲,最終被合成到這張照片上。
該星系名稱為PSZ1 G311.65-18.48,它的光線被同時展現出來,天文學家還取了個暱稱,叫做「Sunburst Arc」,說起來有點像「陽炎爆弧光」。這種難以置信的現象,令天文學家十分興奮,他們進行了詳細研究。
眾所周知,引力的意義非比尋常。它是束縛著宇宙萬物的神秘力量,無形而偉大。物體的質量越大,其引力就越強。然而大質量吸引的不僅僅是物質,強大的重力井還可以讓光線的路徑發生偏移。
在銀河系尺度上,這意味著擁有巨大引力的天體(比如星系團)能夠從很遠的距離,使光線發生扭曲。
這種作用被稱為引力透鏡,曾由愛因斯坦所預言。天文學家們經常利用它來研究早期宇宙中的星系,畢竟它們太過微弱,無法直接觀測。
有趣的是,這種作用使得我們可以把不同的光線效果結合到同一張圖片當中,從而構成遙遠微弱星系的「多方位圖像」。這就是我們在前面那張「陽炎爆弧光」中所看到的內容。它由12張星系照片合成。
在我們與該星系之間,夾著一個龐大的星系團,距離我們約46億光年。正是它的存在,將這些光線完全並分裂,從而形成了多路光線。在哈勃望遠鏡的這張照片中,它們分布在四條明顯的弧線上,三條在照片的右上方,一條在照片的左下方。
由於其透鏡作用的高強度,即使在很遠的距離下,這個「陽炎爆弧光」也是目前已知最明亮的透鏡星系之一。該星系某些光線副本的亮度比該星系本身的實際亮度還要高10到30倍,這使得天文學家甚至可以分辨出精確到520光年跨度的細微差別。
這個數字對我們來說無疑是巨大的,但一些恆星構成區域和星雲地帶可以很容易地在如此龐大的空間中擴散。天文學家可以將這些結構與年輕得多的星繫結構進行比較,從而了解星系隨時間變化的方式。
奇妙的是,這張哈勃望遠鏡生成的「陽炎爆弧光」類似於宇宙的第一個星系,它出現在大約13.3億至128億年前的「電離時代」。
大爆炸發生30萬年後,宇宙完全充滿了中性氫,變得不再清澈。然後,隨著事物的出現,使得氫離子化,宇宙再次透明。
那個時代究竟發生了什麼,科學家很難完全理解。因此,弄清楚大紀元發生的確切機制是一件頗為棘手的事情。
天文學家認為,正是第一批恆星和星系發出的輻射才使這種魔術起到了作用。但這裡存在一個問題:使氫離子化所需的高能輻射必須能夠逃離星系而不會被星際介質吸收。在目前已經發現的天體中,只有少數幾個星系可以實現這一點。
不過,「陽炎爆弧光」帶來了一個線索。它表明,某些光子可以在具有大量氣體的中性介質中通過狹窄的通道,從而「洩漏」出去。光子從「陽炎爆弧光」洩漏出來可能不是這件事的唯一因素,但它卻帶來了一個非常重要的研究方向。人類距離宇宙的終極奧秘,正在一點點縮短。