2012.2.2:天文学家团队借助哈勃太空望远镜拍摄了一个引力透镜的显著案例——RCS2 032727-132623星系团,它形成的透镜弧几乎有90°长。假如没有引力透镜的帮助,哈勃肯定无法获得近100亿光年远的背景星系如此多的细节。

哈勃拍摄的引力透镜弧,大图下载,版权:NASA,ESA,J. Rigby等,下同
感谢太空中的天然“透镜”相助,美国宇航局(NASA)的哈勃太空望远镜获得了独特的近距离观测最明亮的“放大”星系的机会。本观测提供了研究当宇宙只有其1/3年龄时,星系是如何旺盛地形成恒星的极难得机会。根据广义相对论,大质量的天体能够弯曲周围的时空,质量越大,效应越明显。比如太阳、黑洞或者整个星系团。非常遥远的背景星系的光经过该区域,就会被弯曲,像经过巨型透镜一样,形成放大、扭曲、变亮的像。这就是引力透镜。假如没有引力透镜的帮助,哈勃肯定无法获得近100亿光年远的背景星系(红移z=1.701)如此多的细节。

引力透镜弧的大小说明
由马里兰州格林贝尔市美国宇航局戈达德太空飞行中心的Jane Rigby(女)领导的天文学家团队,借助哈勃太空望远镜拍摄了一个引力透镜的显著案例——RCS2 032727-132623星系团(z=0.564),它形成的透镜弧几乎有90°长。研究报告已经被《天体物理学》期刊接受,首席作者为芝加哥大学Kavli宇宙物理研究所的克伦•莎伦(Keren Sharon,女)。Michael Gladders教授和研究生Eva Wuyts(女)也是报告的关键作者。

PDF中的引力透镜弧分析图1
引力透镜帮助我们了解100亿年前的星系是如何演化到我们现在这样的。邻近星系大部分已经成熟,处于恒星形成阶段的末端;而遥远星系告诉我们宇宙初期的历史,这些宇宙早期的光现在终于抵达地球。但是,非常遥远的星系不但很暗,还成像极小;而天文学家却企图深入这些星系,了解恒星形成的细节。这些细节已经小于哈勃的图像分辨率,所以如果没有引力透镜的放大效应,就无法观测到。 2006年,天文学家团队使用智利的甚大望远镜(VLT)测量了这些遥远的光弧,数据分析表明引力透镜使星系至少变亮3倍。2011年,他们又使用哈勃的第三代广域相机(WFC3)观测和分析这些光弧。

PDF中的引力透镜弧分析图2,红色是空间的质量密度分布曲线
前方的引力透镜星系团使后方星系形成多个扭曲的像,团队面临的挑战是如何恢复没被扭曲的原星系像。 哈勃的高分辨率使天文学家能够移除扭曲效应,重建星系的原始图像。重建后的恒星诞生区就像闪亮的圣诞树,远远亮于银河系中的任何恒星形成区(比如M42、M8)。

遥远星系复原效果图
通过光谱分析(把星光展开为单色谱线),团队希望彻底分析那些恒星诞生区,以了解何以能形成如此多的恒星。