1915年11月,也就是整整一个世纪之前,爱因斯坦发表了著名的广义相对论,这是上世纪最重要的科学成就之一,其中的一个重要结论就是:物质可以扭曲时空,因此一个大质量的天体可以将背景天体发出的光线扭曲。
天文学家已经在宇宙中发现了很多这种现象的例子,并称之为“引力透镜”,而它为我们提供了一种研究遥远星系与星系群的新方法。如果没有引力透镜,即使是最强大的望远镜也无法了解这些极其遥远的星系。
比如这张图:
看起来是不是很像一个笑脸?其实这就是引力透镜的奇妙结果。
这张照片来自哈勃太空望远镜,天文学家以《爱丽丝漫游奇境记》中的“柴郡猫”来命名这个星系群。这只猫总是在微笑,而这个星系群恰好形似猫的笑脸。
事实上,“柴郡猫”星系群那些形似猫脸的轮廓,大部分是被附近暗物质扭曲了光线所造成的。暗物质质量很大,我们无法直接观测到,但可以通过它引发的引力效应证明其存在。
比如图中的“猫眼”和“猫鼻”,就已经被证实其周围围绕着大量暗物质,正是它们扭曲了遥远背景星系的光线,而四条圆弧形的“猫脸”轮廓,是引力透镜扭曲了“猫眼”背后的四个不同星系产生的。
每个“猫眼”都是各自所在星系群里最明亮的成员,二者正以每小时50万千米的速度互相靠近。
根据NASA钱德拉X射线望远镜的观测数据,图中紫色部分高达数百万度的高温气体,说明这两个星系群里的成员正发生碰撞,预计将在十亿年后合并成一个巨型星系。到时候,我们可以称之为“单眼巨人”(Cyclops)星系群。