韦伯望远镜捕捉“宇宙镜屋”:引力透镜扭曲放大遥远星系

移动通信网 程然

美国东部时间 9 月 29 日,NASA 公布了詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)拍摄的一张震撼图像:众多星系在画面中被扭曲、拉伸、复制,仿佛置身于一间“宇宙镜屋”。这张图像的主角是一个编号为 MACS J0454.1-0300 的星系团,其展现的引力透镜效应,再次印证了爱因斯坦广义相对论在大尺度宇宙结构中的预言,也为天文学家观测极遥远早期星系提供了天然的“宇宙放大镜”。

引力透镜:大自然的天然望远镜

引力透镜效应的物理原理并不复杂:当一个前景天体(如星系团)拥有极其巨大的质量时,其引力场会弯曲背后更遥远天体发出的光线,使这些光线在传播路径上发生偏折。从地球观测者的视角看,背景星系的图像因此被拉伸成弧形、环状,甚至分裂成多个副本——这正是图像中那些金色星系呈现“镜像复制”效果的成因。

值得注意的是,图像中一侧聚集的橙色星系实际上并不属于 MACS J0454.1-0300 星系团本身,而是位于更遥远宇宙深处的背景星系,其光线被星系团的引力场弯折并放大后才进入韦伯望远镜的视野。凭借这种天然放大效应,天文学家得以观测到原本亮度不足、常规手段难以分辨的极早期星系,韦伯望远镜的红外观测能力与引力透镜相结合,构成了当前研究宇宙早期星系形成最有力的工具组合。

【关键数据】

- 图像发布时间: 2026 年 9 月 29 日

- 目标星系团: MACS J0454.1-0300(前景引力透镜天体)

- 观测设备: 詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)

- 图像版权方: ESA/Webb、NASA 与 CSA,L. Furtak、S. Fujimoto

MACS J0454.1-0300 引力透镜图像

科学价值:窥探宇宙黎明

对 MACS J0454.1-0300 这类大质量星系团的持续观测,意义远不止于视觉奇观。星系团作为宇宙中最大的引力束缚结构,其质量分布本身就是研究暗物质的重要探针——通过分析透镜图像的畸变程度,天文学家可以反推出星系团内部不可见的暗物质分布图谱。同时,被放大的背景星系往往来自宇宙诞生后仅数亿年的“黎明时期”,对它们的光谱分析有助于回答第一代恒星与星系如何形成这一基础问题。

自 2021 年底发射升空以来,韦伯望远镜已多次借助引力透镜刷新最遥远星系的观测纪录。此次发布的图像由 ESA/Webb、NASA 与 CSA 联合呈现,研究团队包括 L. Furtak 与 S. Fujimoto 等天文学家。随着韦伯望远镜持续扫描更多大质量星系团,类似的“宇宙镜屋”将不断被揭示,人类对宇宙早期图景的认知边界也将随之推进。


出处:Cosmic House of Mirrors

英文原文
ESA/Webb, NASA & CSA, L. Furtak, S. Fujimoto Galaxies warp and multiply as if in a house of mirrors in this image from NASA’s James Webb Space Telescope released on Sept. 29, 2026. The brilliant golden galaxies seen here are part of a galaxy cluster called MACS J0454.1-0300. The orange galaxies bunched together on one side of the image, however, are not actually part of the cluster, but rather galaxies much farther away whose light has been bent and magnified by gravitational lensing. This phenomenon occurs when the enormous mass of a foreground object such as a galaxy cluster bends and magnifies the light from a more distant object in the background. Learn more about this galaxy cluster. Image credit: ESA/Webb, NASA & CSA, L. Furtak, S. Fujimoto

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