欧几里得,欧洲空间局的黑暗宇宙侦探,做出了一个惊人的发现——就在我们宇宙的后院。
欧几里得于2023年7月1日发射,开始了为期六年的探索黑暗宇宙的任务。在航天器开始调查之前,地球上的科学家和工程师团队必须确保一切正常工作。在2023年9月的早期测试阶段,欧几里得将一些图像发送回地球。它们故意模糊不清,但在一张模糊图像中,欧几里得档案科学家布鲁诺·阿尔蒂埃里看到了一种非常特殊现象的线索,并决定仔细观察。
“我查看欧几里得的数据,然后逐渐输入,”布鲁诺解释道。“即使从第一次观测开始,我就可以看到它,但在欧几里得对该地区进行了更多观测后,我们可以看到一个完美的爱因斯坦环。对于我来说,我对引力透镜的终身兴趣,这真是太惊人了。”
爱因斯坦环是一种非常罕见的现象,结果它隐藏在一个不远的星系的显眼处。这个星系叫做NGC 6505,距离地球约5.9亿光年,在宇宙中属于相对近的距离。但这是首次探测到环绕其中心的光环,多亏了欧几里得的高分辨率仪器。
在前景星系周围的环是由更远处一个明亮星系的光组成。这个背景星系距离我们约44.2亿光年,它的光在到达我们时被引力扭曲。这个遥远的星系以前没有被观测到,并且还没有名称。
“爱因斯坦环是强引力透镜的一个例子,”德国马克斯·普朗克天体物理研究所的康纳·奥里欧丹解释道,他是分析这个环的第一篇科学论文的主要作者。“所有强透镜都很特殊,因为它们非常稀有,并且在科学上非常有用。这个特别特殊,因为它离地球如此近,排列得非常美丽。”
阿尔伯特·爱因斯坦的一般相对论预测,光线会在太空中的物体周围弯曲,从而使它们像巨大的透镜一样聚焦光线。对于更大质量的物体——星系和星系团,这种引力透镜效应会更明显。这意味着我们有时可以看到来自遥远星系的光,否则这些光会被隐藏。
如果排列正好适合,来自遥远源星系的光线会弯曲形成环绕前景物体的壮观光环。这些爱因斯坦环为科学家们提供了丰富的实验室。研究它们的引力效应可以帮助我们了解宇宙的扩张,探测无形暗物质和暗能量的效应,并调查在我们与源之间被暗物质弯曲的背景源的光。
“我发现这个环在一个早已被发现的著名星系内被观察到非常有趣,而这个星系在1884年首次被发现,”欧洲空间局的欧几里得项目科学家瓦莱里亚·佩托里诺说。“天文学家对这个星系的了解已有很长时间。然而,这个环以前从未被观察到。这证明了欧几里得的强大,能够在我们认为已经很了解的地方发现新事物。这一发现对欧几里得任务的未来非常鼓舞人心,展示了其惊人的能力。”
通过探索宇宙在其宇宙历史中的扩展和形成,欧几里得将揭示更多关于引力的作用和暗能量及暗物质的性质的信息。这颗太空望远镜将描绘超过三分之一的天空,观察数十亿个星系,延伸到100亿光年。预计将发现大约100,000个强透镜,但发现如此壮观的——而且离家如此近的透镜,真是令人惊讶。到目前为止,已知的强透镜不到1000个,甚至更少的以高分辨率成像。
“欧几里得将用我们从未拥有过的数据彻底改变这一领域,”康纳补充道。
尽管这个爱因斯坦环令人惊叹,但欧几里得的主要任务是寻找弱引力透镜的更微妙效应,背景星系的外观仅表现出轻微的拉伸或位移。为了检测这种效应,科学家们将需要分析数十亿个星系。欧几里得于2024年2月14日开始对天空进行详细调查,并逐渐创建迄今为止最广泛的宇宙三维地图。如此惊人的发现,在它的任务早期,就意味着欧几里得将在未来揭示更多隐藏的秘密。