您在哈勃新照片上看到的弧形光迹并不是奇怪的人工制品,也不是太空望远镜镜头上的污迹。相反,它们是 110 亿光年外的星系发出的光,在前景中被重力扭曲和复制。
至少有 12 个星系的副本 - 称为 PSZ1 G311.65-18.48,绰号为旭日弧 - 划过天空。由于这种现象,天文学家可以对其进行令人难以置信的详细研究。
众所周知,重力是非常有吸引力的。它是束缚宇宙的无形而神秘的力量,与质量成正比。物体的质量越大,其引力就越强。它吸引的不仅仅是物质物质;强大的重力井也可以改变光路。
在银河系尺度上,这意味着具有很大引力的物体(例如星系团)可以弯曲并放大远处远处物体的光线。
这就是所谓的引力透镜效应,这是爱因斯坦预言的效应。天文学家经常用它来研究早期宇宙中的星系,否则这些星系会因为太微弱而无法看得清楚。
这种透镜效应甚至可以复制图像,制作微弱遥远星系的多个副本。这就是我们在旭日弧中看到的情况,尽管副本比平常多得多。
在我们和银河系之间,距离 46 亿光年,有一个巨大的星系团,它正在弯曲和分裂旭日弧的光线。哈勃的照片中至少出现了 12 个星系的副本,分为四个主要弧线 - 三个位于照片的右上角,一个位于照片的左下角。
由于透镜效应的强度,旭日弧是已知最亮的透镜星系之一,即使距离很远。一些星系的复制品比实际星系本身亮 10 到 30 倍,这使得天文学家能够辨认出直径小至 520 光年的特征。
(ESA/哈勃、NASA、Rivera-Thorsen 等。)
这对我们来说似乎相当大,但一些恒星形成区域和星云可以轻松地传播到那么大的空间。然后可以将这些结构与更年轻的星系中的结构进行比较,以了解星系如何随着时间的推移而变化。
哈勃图像还显示,旭日弧类似于宇宙中最早的星系,大约在再电离时代,发生在大约 13.3 至 128 亿年前。
大约30万年后,宇宙是完全不透明的,充满了中性氢。然后,有某种东西出现并电离了氢,使宇宙再次变得透明。
很难看到那个时代的事情,所以要弄清楚那个时代发生的确切机制是很棘手的。
天文学家认为是来自第一批恒星和星系的辐射发挥了这种魔力,但存在一个问题:电离氢所需的高能辐射必须能够逃离星系而不被星际介质吸收。目前仅发现少数星系可以做到这一点。
然而,旭日弧包含了一条线索。它表明,一些光子可以通过含有大量气体的中性介质中的狭窄通道“泄漏”。
我们对再电离时代了解得越多,就越觉得一定有许多促成因素。光子从旭日弧泄漏的方式不太可能是唯一的原因,但它可能是一个非常重要的因素。
这一切都来自天空中一些模糊的银河光!
该研究发表于科学。