致密星系尺度“透镜”以及暗物质引起的光线弯曲, 使科学家能更深入地探究宇宙。
爱因斯坦曾预言:诸如星系的大质量天体的引力犹如透镜一样会使光线弯曲。从某种意义上说,这样的星系“透镜”能对应于星系以外的远距离天体成像。为此,天文学家花费了几十年的时间来研究引力透镜,现在他们准备把这些引力透镜作为工具来检验宇宙结构和演化的最新理论。
对于宇宙而言,引力透镜似乎是普遍存在的———新的研究暗示了整个天空可能遍布了50万个强引力透镜星系。由于引力使光线发生弯曲,其他的研究则立足于探究不可见的暗物质;而这些暗物质使得宇宙笼罩在黑暗之中。
其中一些研究来自于宇宙项目,其目的是在面积为满月9倍的天区中搜寻引力透镜。法国马赛天文实验室的让-保尔·克内伯(Jean-Paul Kneib)和德国海森堡大学的赛西耶·福尔(Cécile Faure)率领的一个科学小组,筛选了由哈勃空间望远镜所拍摄的200万星系的图像。他们发现在这一天区中有67个强引力透镜———当在一个遥远星系和我们(观测者)之间存在一个星系团时,来自于遥远星系的光会被这个星系团放大并发生弯曲,此时就产生了引力透镜。
然而,该项目在今年2月公布的结果中,克内伯博士说:“我们所观测到的仅仅是在如此小尺度上的一个相似效应;而如此的情况在单个大质量星系的周围也会发生。”
现在该项目计划采用自动化收索并已经用计算机自动控制来勘查哈勃空间望远镜照片中相似的透镜。如果他们目前所发现的具有代表性的话,天空中可能有50万个小的强引力透镜星系;而较远星系的图像能够用来确定整个宇宙中各个星系的质量,同时也能用来检验宇宙学理论的预言。
与此同时,另一个国际小组正使用加拿大-法国-夏威夷望远镜来追踪宇宙中暗物质的分布———暗物质是一种未知的物质,而它的存在只能通过其引力效应所揭示。
在这种情况下,通过来自于遥远星系光线的偏折能揭示出暗物质的分布(这是一个极弱的效应,但已经被观测到了)。巴黎天体物理研究所的付利平(音译)、同时也是这项研究的负责人说:“我们的观测拓展了先前我们对于宇宙的认识。”根据这项研究,暗物质结构的大小是我们银河系尺度的2000倍。
付利平博士说,到目前为止,他们的观测证实了暗物质的结构模型即使在大尺度下也是正确的。他的同事扬尼克·梅利耶(Yanni ck Melli er)补充道:“这些结果显示了弱引力透镜对于宇宙学而言是一个可信而准确的技术。”