詹姆斯·韋伯太空望遠鏡拍攝的“愛因斯坦環”——迄今爲止觀測到最遙遠的引力透鏡。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡拍到了一張令人驚歎的圖像——完美的愛因斯坦環，這也是迄今爲止探測到的最遙遠的引力透鏡天體。

在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）“最大區域巡天項目”之一——宇宙網（COSMOS-Web）裏，發現了一個位于遙遠的致密星系周圍的愛因斯坦環。這是迄今爲止發現的距離最遠的引力透鏡天體，距地球數百億光年之遙。（圖片來源：P. van Dokkum等人，天文學雜志，2023年）

由詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）拍攝的照片展示了有史以來距離最遠的“愛因斯坦環”。這個打破紀錄的彎曲光環，位于極遙遠的210億光年之外，異常完美，環繞著一個神秘的致密星系。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），是迄今爲止最大、最強大的太空望遠鏡。

“愛因斯坦環”是一種極罕見的引力透鏡天體，愛因斯坦的相對論最早預測了其存在。一個大質量前景天體——如星系團或黑洞，其巨大的引力會使周圍的時空彎曲，這就是引力透鏡；當更遠處的天體——如星系或超新星的光，穿過這個彎曲的時空時，從地球上看去就是扭曲的。

天體的光穿過透鏡會被放大，類似放大鏡的工作原理。天文學家能借此更詳盡地研究遙遠的天體。

大多數受引力透鏡效應影響的天體，只圍繞前景天體形成弧形或部分環形。但真正的愛因斯坦環會在前景天體周圍形成一個完整的圓環，這只能在背景天體、前景天體和觀察者在一條直線上完美對齊時才可能發生。

圖示展示了時空曲率如何導致引力透鏡效應。（圖片來源：NASA，ESA和L. Calçada）

在9月14日上傳到arXiv（論文預印本網站）並發表在《自然天文學》雜志上的一項新研究中，研究人員在宇宙網（COSMOS-Web）巡天中發現了一個新的奇異的圓形愛因斯坦環，命名爲JWST-ER1。宇宙網巡天是通過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡持續200小時的觀測，捕捉到的超過50萬個星系的詳細星圖。

由NASA的哈勃望遠鏡拍攝的一組不完整的或接近完美的愛因斯坦環圖像。爲了獲得一個完美的圓環，背景天體、前景天體和觀察者必須完美對齊。（圖片來源：NASA）

JWST-ER1有兩部分：JWST-ER1g，在前景中作爲透鏡的致密星系；以及JWST-ER1r，來自更遙遠星系的光，形成了這個明亮的環。JWST-ER1g距離地球約170億光年，而JWST-ER1r則再遠40億光年。根據BigThink.com之前的報道，截止當時，最遙遠的透鏡天體距離地球約147億光年（盡管宇宙本身的年齡估計約爲137億年，但宇宙的持續膨脹意味著，最古老的天體發出的光必須旅行得更遠，才能到達我們的望遠鏡）。

多虧了JWST-ER1的完整光環，研究人員通過觀察透鏡星系扭曲了多少周圍的時空，計算出了該星系的質量——相當于約6500億個太陽，相對該星系的大小來說，這個密度異常地大。其中一部分質量可以用暗物質來解釋——這種神秘、不可見的物質占宇宙中所有物質的85%左右。但即便如此，根據研究人員的計算，也不太可能有足夠的星體來解釋該星系剩余的質量。

研究人員在論文中寫道：“需要額外的質量來解釋這個透鏡效應的結果”。但目前尚不清楚那是什麽。

完整的愛因斯坦環JWST-ER1，是迄今爲止發現的距離我們最遠的引力透鏡天體。（圖片來源：NASA/詹姆斯·韋伯太空望遠鏡/van Dokkum等人）

曾經我們也探測到過同樣古老且致密的星系，說明這些古老的恒星工廠之間存在一些共通之處，使它們質量如此之大。一個解釋是，這些星系潛藏的暗物質遠超預期，另一個理論則認爲，比起年輕的星系，這些星系中潛伏了更多小質量的恒星。這都需要更多工作來進一步探究。

這還不是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）發現的第一個真正的愛因斯坦環。2022年9月，在距地球大約120億光年的JO418星系，一個Reddit用戶就發現了一個完美的圓形光環，環繞在一個較近星系的引力透鏡周圍。

位于JO418星系的一個近乎完美的愛因斯坦環。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）拍攝。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）還利用引力透鏡效應拍到了有史以來探測到的最遠的恒星，和宇宙中最古老的星系之一。

埃蘭迪爾（Earendel），迄今爲止所發現的最遙遠的恒星，距我們有280億光年。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）拍攝。

梅西星系（Maisie's Galaxy），最古老的星系之一，在宇宙大爆炸3.9億年後出現。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）拍攝。

BY:Harry Baker

FY:桔子醬

如有相關內容侵權，請在作品發布後聯系作者刪除

轉載還請取得授權，並注意保持完整性和注明出處