問伊桑:為什么引力透鏡會形成十字形,而不是環形?
引力透鏡現象發生在前景質量體與背景光源精確對齊時。愛因斯坦環較為罕見,而十字形引力透鏡則相對常見。
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這張哈勃望遠鏡圖像展示了位于波江座的引力透鏡系統HE04351223,它是迄今發現的最優異的透鏡類類星體之一。與愛因斯坦環不同,背景類星體的光更常被彎曲為四條獨立的光路,從而形成愛因斯坦十字結構,而非環狀形態。 來源:歐洲航天局哈勃望遠鏡、美國國家航空航天局、須羽等人
當我們仰望宇宙時,所見的星系并非存在于平坦、空曠且無曲率的空間中,而是存在于我們這個彎曲且不斷膨脹的宇宙之中。 當我們朝向大質量天體聚集的方向觀測——例如星系、類星體或星系團——這些集中質量所產生的引力會使來自所有背景天體的光線發生彎曲與扭曲,從而起到引力透鏡的作用。 盡管引力透鏡現象較為普遍,但被稱為愛因斯坦環的特殊構型卻極為罕見,目前已知的實例極少。相比之下,呈現為四重像的愛因斯坦十字則更為常見。然而,其成因何在?
廣義相對論中引力最令人驚嘆的特性之一,是質量——無論其在何處聚集——都具有彎曲時空結構本身的能力。這一特性引發了一系列關鍵效應:
其他附近的物體,從氣體到星系,都會被吸引并拉向這些巨大的團塊; 所有運動中的粒子,包括無質量的粒子,在經過該區域時都會受到引力吸引; 背景天體發出的光在穿過這片彎曲空間時,會被偏折、彎曲、放大和扭曲。
最后一種效應被稱為引力透鏡效應,它在