自哈勃太空千里镜从头上线之后,哈勃天文学家团队又发布了一张新的哈勃巨作,这是极为罕有的“五重奏”引力透镜效应。基于此,天文学家不单再次证实爱因斯坦的准确,并且也计较出了宇宙的膨胀速度。
广义相对论是爱因斯坦的最伟大当作就,这是迄今为止最壮大的引力理论,牛顿的万有引力定律只是它的一种近似环境。爱因斯坦用时空弯曲来描述引力,他认为质量体味扭曲空间,当物体或者光颠末该弯曲空间时,行进路径就会发生偏转,呈现引力效应。
爱因斯坦预言,太阳系外的恒星发出的光,颠末太阳边缘的弯曲空间时,将会发生1.74角秒的偏折。当然,牛顿引力理论也预言了光线偏转,若是把光子视为有质量的粒子,星光颠末太阳边缘时将会呈现0.87角秒的偏折,这个数值为爱因斯坦预言的一半。
曩昔百年来,天文学家不竭操纵日全食的机遇,来测量星光偏转角度。跟着测量精度越来越高,不雅测值越来越接近爱因斯坦的预言值,1991年测出的精度可以达到万分之一,这意味着广义相对论很好地描述了引力现象。
只有在弱引力场的环境下,牛顿引力理论才能较好地描述,到了强引力场就会掉效,这时就只能完全依靠于广义相对论。近年来,天文学家直接探测到的强引力现象和天体,好比引力波、黑洞,都完美地验证了广义相对论。
除此之外,引力透镜也是广义相对论的一大主要预言,此次发现就是一个例子。图中心两个敞亮的点为两个星系,它们距离地球大约38亿光年。在这两个亮点四周有四个小亮点,以及图的正中间还有一个暗淡的小光点,它们都是来自于171亿光年外的一个类星体2M1310-1714。
所谓的类星体其实是一种活跃的超大质量黑洞,它们暗藏在星系的中间,大量吞噬四周的气体云,并能发射出壮大的电磁辐射,它们是宇宙中最为敞亮的天体。早期星系中存在着丰硕的气体云,所以类星体遍及都在极为遥远的宇宙中,距离可达几十上百亿光年。固然类星体离我们很是远,但足够敞亮,我们仍然可以或许不雅测到,它们看起来就像遥远的恒星。
在这个引力透镜效应中,两个前景星系的质量很大,它们壮大的引力扭曲了四周的空间。而在这两个星系后方的遥远宇宙中刚好有一个类星体,它发出的光颠末前景星系四周的弯曲空间时,就像穿过透镜一样被强烈扭曲,形当作罕有的五重影像。
看到这里,大师可能会有一个猜疑,就是宇宙的春秋只有138亿年,光最远只能传布138亿光年才对,但为什么这个类星体的距离达到了171亿光年呢?
其原因在于整个宇宙都在膨胀,而空间自身布局的膨胀是不受光速限制的。要知道,可不雅测宇宙的半径可达465亿光年,所以这个类星体在可不雅测宇宙中。171亿光年是这个类星表现在与地球的距离,在遥远的曩昔距离并没有这么远。
我们所看到的类星体气象其实是104亿年前的样子,因为它发出的光需104亿年的时候才能来到地球上。而在这些光子传标的目的地球的过程中,因为空间膨胀,这个类星体不竭远离我们,此刻已经退行到171亿光年之外。
最后,按照这个引力透镜效应,天文学家还能测出宇宙的膨胀速度,也就是哈勃常数(H0),估量为74 km/s/Mpc。这个参数的寄义是星系之间距离每增添326万光年(1百万秒差距),因为空间膨胀,将会导致它们互相远离的速度将会随之增添74公里/秒。
由此可知,这个位于171亿光年外的类星体,今朝正以38.8万公里/秒的速度,也就是1.3倍光速,在远离我们的银河系。是以,这个类星表现在发出的光永远也追不上我们,永远也走不完它与银河系之间的浩瀚空间。







