46亿光年外的“笑脸猫”

“笑脸猫”星系群 。图为哈勃望远镜的光学影像和钱德拉望远镜X射线影像的合成图像。

哈勃望远镜拍摄的“笑脸猫”星系群光学影像。

2015年11月，NASA公布了一张有意思的太空照片——46亿光年外的“笑脸猫”星系群，其中，两只“猫眼”实际上是两个巨型星系，另外一个星系则构成了“猫鼻”；而勾勒出“猫脸”的数条弧线，则是四个遥远的背景星系因“引力透镜”效应产生的光学影像。

根据爱因斯坦的广义相对论，物质可以扭曲时空。因此，光线经过一个大质量天体时，会发生扭曲， 产生类似凸透镜折射光线的效果，这一现象即“引力透镜”效应。 在“笑脸猫”星系群中，科学家发现，扭曲光线产生“引力透镜”效应的物质都集中在“猫眼”和“猫鼻”周围。这些物质大部分是暗物质的形式存在。暗物质被认为是宇宙最主要的组成部分,科学家们至今也没能找到真实的暗物质，目前只能通过其引力效应探测到。

更有意思的是，两只“猫眼”星系正以超过每小时48.28公里的速度相互靠近。钱德拉X射线望远镜的数据显示，图片中紫色部分的气体温度高达数百万度，表明两只“猫眼”星系正在发生碰撞。钱德拉X射线望远镜的观测还显示，左边的“猫眼”星系中心存在一个活跃的超大质量黑洞。

钱德拉望远镜拍摄的“笑脸猫”星系群X射线影像。

天文学家认为，两只“猫眼”星系最终将变成化石星系群，其中包含一个巨型椭圆星系和多个暗淡的小星系。化石星系群被认为是绝大部分星系群演化过程中的必经阶段，因此科学家非常希望更好的了解这类天体。

现在，“笑脸猫”为科学家首次提供了研究化石星系群“祖先”的机会。据估计，两只“猫眼”星系10亿年后将最终合并，而到那时“笑脸猫”也将变成“独眼怪”。

引力透镜与相对论

1905年11月，也就是NASA公布“笑脸猫”的100年前，爱因斯坦发表了广义相对论，这是上世纪最重要的科学成果之一。在一次日全食的观测中，相对论首次获得验证，太阳背后恒星发出的光线，在经过太阳时发生了偏离，和理论计算的完全一致。

科学家目前已经观测到很多“引力透镜”效应 的例子。“引力透镜”不仅能让我们看到奇异的宇宙景象，还是天文学家观测极其遥远星系的重要工具，而这是目前最强大的望远镜不能企及的。(编译/dogstar)