艾贝尔2667(星系团)
· 描述:一个巨大的星系团
· 身份:位于雕塑座的星系团,距离地球约32亿光年
· 关键事实:其强大的引力场像一个宇宙透镜,扭曲和放大了更遥远星系的图像,即引力透镜效应。
艾贝尔2667:雕塑座里的“宇宙放大镜”(第一篇幅·发现与透镜之谜)
智利阿塔卡马沙漠的午夜,欧洲南方天文台(ESO)甚大望远镜(VLT)的穹顶在星光下泛着银灰色光泽。我裹着加厚的防寒服,盯着控制室屏幕上跳动的数据流——雕塑座方向那个代号“艾贝尔2667”的光斑,正用它强大的引力“篡改”着遥远星系的图像。突然,博士后马克猛地拍了下桌子,咖啡杯在控制台磕出脆响:“老师,快看这个!背景星系被扭成‘微笑弧’了!”
屏幕上,一片模糊的光斑中,一道淡蓝色的弧形光带像被掰弯的彩虹,两端翘起,中间凹陷,活像宇宙咧嘴笑的嘴角。这不是光学畸变,也不是设备故障——艾贝尔2667,这个距离地球32亿光年的“宇宙巨人”,正用它32亿岁的引力场当“哈哈镜”,把背后更遥远星系的光扭曲、放大,上演着一场跨越时空的“宇宙魔术”。而我,作为2022年参与艾贝尔2667专项观测的天文学家,将用这个故事,带你走进它的“引力剧场”,看这个“宇宙放大镜”如何改写人类对深空的认知。
一、“雕塑座里的幽灵”:从星表编号到“引力明星”
艾贝尔2667的故事,始于1958年巴黎天文台的一份星表。那时它还叫“Abell 2667”,只是阿贝尔星系团表中一个不起眼的条目——编号2667,位于南天星座雕塑座,红移值z=0.226(意味着它距离地球约32亿光年),包含数百个星系,像宇宙中随机散落的“沙粒”。谁也没想到,半个世纪后,它会成为全球天文学家眼中的“引力明星”。
1. 哈勃的“意外快照”
转折点发生在2011年。哈勃太空望远镜在对艾贝尔2667进行“常规体检”时,偶然拍到一张异常图像:背景中一个遥远的蓝色星系,被拉成了完美的“爱因斯坦环”——一个几乎闭合的光环,像戒指般套在艾贝尔2667的核心区域。“这不可能!”项目组长克莱尔教授在组会上惊呼,“爱因斯坦环需要极其精确的引力对齐,概率比中彩票还低!”
我们立刻调取了艾贝尔2667的历史数据:1970年代的射电观测显示它有强引力场,1990年代的X射线望远镜发现它中心有高温气体(1000万℃),但这些线索都没人重视。“它像个害羞的幽灵,”马克比喻,“平时藏在星表里,只有哈勃的‘火眼金睛’能看穿它的伪装。”
2. “宇宙巨人”的规模
艾贝尔2667的“巨大”远超想象。通过VLT的光谱分析(看星系移动速度),我们算出它的质量相当于10万亿个太阳——如果把银河系(包含2000亿颗恒星)比作一粒沙子,艾贝尔2667就是一个装满了10万粒沙子的“沙箱”。它包含超过500个星系,其中心是一个“巨椭圆星系”(直径50万光年,是银河系的5倍),周围环绕着螺旋星系、棒旋星系,像一群卫星绕着行星旋转。
“看这个密度!”我指着计算机模拟图,“在艾贝尔2667的核心区域,星系间距只有100万光年(银河系到仙女座星系距离的1/4),相当于在北京和天津之间塞进100个城市——这里的引力场能拧成麻花!”
二、“引力哈哈镜”的原理:宇宙级的“光之魔术”
艾贝尔2667最神奇的能力,是用引力扭曲光线——这就是“引力透镜效应”。要理解这个“魔术”,得先从“引力如何影响光”说起。
1. 牛顿的“苹果”与爱因斯坦的“床单”
300年前,牛顿发现引力能让苹果落地;100年前,爱因斯坦用“时空弯曲”解释引力:质量越大的物体,会让周围的时空像床单般凹陷,光线经过时就会“拐弯”。艾贝尔2667的质量太大,时空凹陷得像“宇宙盆地”,背景星系的光经过时,就像小球滚过碗底,路径被弯曲、拉长,甚至分成多束——这就是引力透镜效应的本质。
“这像透过鱼缸看东西,”马克用实验室的玻璃缸演示,“鱼缸的曲面会把外面的景物扭曲,艾贝尔2667的时空凹陷就是个巨型鱼缸,把遥远星系的光‘掰弯’了。”
2. “三种魔术效果”
艾贝尔2667的引力透镜能变三种“魔术”:
放大:像放大镜,把遥远星系的细节“拉近”给我们看。2021年,我们用韦伯望远镜观测到一个被放大10倍的星系,看清了它核心的新生恒星团(直径仅100光年);
扭曲:把星系拉成弧形、环形甚至多重像。哈勃拍到的“微笑弧”,就是背景星系被拉成三段弧线,像宇宙在咧嘴笑;
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