詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示“埃尔戈多”星系团的引力扭曲

在太空背景下，各种扭曲的星系被视为拉长的线、环、弧和污迹。JWST标志性的衍射尖峰出现在图像的中右侧。(图片鸣谢:NASA、ESA、CSA)

（蜘蛛网eeook.com）据美国太空网（莫尼莎·拉维塞蒂）：距离地球约97亿光年，坐落着一个(非常)巨大的星系团，质量相当于300亿个太阳。这是一个宇宙团块，昵称为El Gordo，从西班牙语翻译过来就是“胖的那个”多年来，哈勃太空望远镜为我们带来了一些埃尔戈多迷人的景色——但现在，城里有了一个新的太空天文台。

周三(8月2日)，科学家宣布詹姆斯·韦伯太空望远镜为我们提供了一个关于埃尔戈多的非常令人费解的新视角。凭借其红外眼睛，这台开创性的机器揭示了引力扭曲的领域，一颗红巨星和数以吨计的其他太空美食，哈勃只能暗示。

例如，有一个主题被称为“El Anzuelo”或“鱼钩”这个星系距离我们106亿光年，在影像的右上方可以清晰地看到一条明亮的红色弧线。为了让人们了解这张新照片有多迷人，你看到的是106亿年前的埃尔安祖洛。这是因为光从星系生命的这个阶段到达JWST需要很长时间。

亚利桑那州立大学的Patrick Kamieneski在一份声明中说:“我们能够仔细分析包裹着恒星正在积极形成的星系中心的尘埃，”他是关于这些JWST观测的几篇论文之一的主要作者。“有了韦伯，我们可以轻松地透过这层厚厚的尘埃，让我们亲眼目睹星系由内而外的组合。”

但除了JWST能够透过尘埃面纱进行解析这一事实之外，由于其红外能力，这台望远镜在埃尔戈多的新镜头至关重要，因为它可以非常清晰地捕捉到一种称为引力透镜的现象。

简而言之，引力透镜是一个与阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论相关的概念。这个理论基本上把空间和时间想象成像有形的织物一样编织在一起——一张4D丝绸，可以根据里面的质量扭曲和波动。黑洞使这种织物扭曲了很多，恒星对它影响很大，地球使它扭曲了一些，甚至你和我也使它扭曲了难以置信的微小，难以察觉的程度。

然而，对这张JWST图像来说重要的是，广义相对论还预测，这些时空结构扭曲会影响光在宇宙中的传播方式。冒着被简化的风险，扭曲可以迫使光在太空中传播时弯曲和扭曲——但这对天文学家来说是一件好事。如果科学家能够将他们的观测站(比如JWST)集中在超级扭曲的区域(比如一个巨大的星系团)，他们就可以捕捉到一些扭曲的光线。根据光线的来源，这些扭曲会对光源产生一种放大效果。这种效应被称为引力透镜效应。

回到我们的图像，我们能看到埃尔安祖洛的主要原因，尽管它生活在如此遥远的地方，是由于引力透镜！由于这个壮观的概念，科学家们意识到这个遥远的星系是盘状的，直径约为26，000光年(银河系的四分之一大小)，此外还解剖了关于其历史的其他有趣信息。

此外，你在埃尔安祖洛看到的红色色调与另一种宇宙光现象有关。基本上，随着物质离我们在地球上的有利位置越来越远，加上宇宙的膨胀，它们发出的光波就像牢不可破的橡皮筋一样伸展开来。当这种情况发生时，由于一种被称为红移的现象，这些波显得越来越红。

因为这个星系看起来很红，所以它很远。

全新JWST·艾尔·戈多形象的全尺寸版。(图片鸣谢:NASA、ESA、CSA)

新形象的分解。图A中的“细的那个”和图b中的“鱼钩”(图片来源:NASA、ESA、CSA)

因为在这幅图像中有多少引力透镜是显而易见的——你可以根据一群闪闪发光的星系看起来像污迹而不是我们预期的螺旋和椭圆这一事实来判断——从中可以收集到大量的宇宙信息。

事实上，JWST的第一张图像也充满了一系列引力透镜星系，理所当然地赢得了全球太空爱好者的大量赞誉。

“这种透镜效应提供了一个了解遥远宇宙的独特窗口，”亚利桑那大学的布伦达·弗莱在声明中说，她是主要河外区域再电离和透镜科学(PEARLS)团队珍珠星团分支的共同领导人，也是另一篇论文的主要作者。

“引力透镜现象是由阿尔伯特·爱因斯坦在100多年前预言的。在El Gordo星团中，我们看到了引力透镜的作用，”亚利桑那州立大学的Rogier Windhorst和PEARLS项目的首席研究员在声明中说。“艾尔·戈多的珍珠雕像美极了。而且，他们向我们展示了韦伯是如何打开爱因斯坦的宝箱的。”

在远离主要星系的地方，JWST拍摄的艾尔戈多照片也令人惊讶地看到了一颗奇异的红巨星。科学家给它起了个绰号叫Quyllur，从秘鲁高地的土著盖丘亚语翻译过来就是“星星”。

神奇的部分？这标志着JWST观测到的第一颗距离地球超过10亿光年的红巨星。Quyllur实际上位于距离我们大约110亿光年的某个地方，靠近一个被称为La Flaca或“薄星系”的星系拉弗拉卡可以被看作是一个铅笔状的线在图像的左侧中心。

“除非你进入红外波段，否则几乎不可能看到有透镜的红巨星。这是我们在韦布身上发现的第一个，但我们预计会有更多，”西班牙坎塔布里亚研究所的何塞·迭戈在声明中说，他是另一篇关于埃尔戈多的论文的主要作者。

Frye和她的团队还指出了五个透镜星系，它们似乎是距离地球约121亿光年的婴儿星系团的一部分——可能包含总共17个星系成员。也有一些超扩散星系出现在大约72亿光年之外，它们与正常星系相似，只是它们的恒星更加分散。

“我们研究了这些星系的性质是否与我们在本地宇宙中看到的超扩散星系有任何不同，我们确实看到了一些差异。特别是，它们更蓝、更年轻、更延伸、更均匀地分布在整个星团中。”亚利桑那州立大学的蒂莫西·卡尔顿是另一篇关于这些观察的论文的主要作者，他在声明中说。“这表明，过去60亿年生活在星团环境中对这些星系产生了重大影响。”