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宇宙时空发生折叠:​韦伯望远镜观察到非同寻常事件

IP属地 中国·北京 编辑:唐云泽 宇宙探险家 时间:2025-06-13 18:31:04

2025年3月27日,欧洲空间局的科学家们屏息凝视着詹姆斯·韦伯太空望远镜传回的最新影像。

画面中,数条幽灵般的蓝色星流如宇宙触手般扭曲缠绕,包裹着一个巨大的椭圆星系。这并非星系间的吞噬现场,而是一种更为玄妙的天文现象——爱因斯坦预言的引力透镜效应正在我们眼前展开。

在宇宙的深邃舞台上,一场光的幻术正悄然上演。当来自遥远星系的光线经过大质量天体附近时,时空结构被质量弯曲,光路随之偏折。

如同通过透镜观察物体,背景星系的影像被扭曲、放大甚至复制,形成多重幻影或完整光环——这便是天文学家所说的“引力透镜”

根据爱因斯坦的广义相对论,时空本身会被质量扭曲。日常生活中这种效应微乎其微,但在星系尺度上却显露峥嵘。

当背景光源、前景透镜天体与观测者精确排成一线时,原本隐藏在宇宙深处的星系会突然以“爱因斯坦指环”或“爱因斯坦十字”的形态现身。

在韦伯最新捕捉的画面中,前景星系团SMACSJ0028.2-7537犹如一枚宇宙透镜,将后方一个旋涡星系的影像拉伸扭曲成包围着淡黄色光晕的蓝色环带,形成近乎完美的“爱因斯坦指环”。

韦伯望远镜关键技术突破

参数 技术特征 科学意义

主镜直径 6.5米(18块铍镜拼接) 集光面积达25.4㎡,分辨率比哈勃提升7倍

工作波段 0.6-28.3微米(红外为主) 探测宇宙膨胀导致的遥远天体红移

遮光罩 五层结构,单层厚0.025-0.05毫米 隔绝太阳热量,维持-220°C工作环境

轨道位置 日地拉格朗日L2点(150万公里) 远离地球热辐射干扰,稳定观测

这枚黄金巨镜的诞生本身就是一场科学长征。2021年圣诞节,在历经14年延期和预算飙升至100亿美元后,韦伯望远镜终于搭乘阿丽亚娜5号火箭升空。

它的旅途充满艰险:飞行一个月抵达距地球150万公里的日地L2点,期间需要自主展开网球场大小的五层遮光罩,并将18块六边形铍镜拼接成直径6.5米的主镜——整个过程包含300多个单点故障风险环节。

韦伯望远镜选择了红外波段的“宇宙之眼”。由于宇宙膨胀导致的红移效应,早期星系发出的可见光在抵达地球时已被拉伸为红外线。

同时,红外线能穿透星际尘埃,揭示恒星育婴室的内部景象。为此,韦伯配备了精密制冷系统,将仪器冷却至-220°C以下,确保自身热辐射不会淹没来自宇宙深处的微弱信号。

SMACSJ0028.2-7537星系团的观测中,韦伯的红外视力发挥了决定性作用。

尽管背景旋涡星系距离我们如此遥远,其光线在宇宙中穿行了数十亿年,但通过引力透镜的放大效应,星系内部的星团和尘埃带依然清晰可辨——这是地面望远镜甚至哈勃都难以企及的细节分辨率。

韦伯望远镜的科学贡献早已超越单一影像。就在上周,《自然》杂志发表了韦伯对年轻双行星系统YSES-1的突破性观测:其中一颗气态巨行星被硅酸盐尘埃云包裹,另一颗周围环绕着形成中的星盘,这是人类首次直接捕捉到行星诞生初期的化学构成。

研究团队甚至探测到云层中可能存在的铁元素,这些铁元素可能以“铁雨”形式落向行星表面。

在更广阔的宇宙学领域,韦伯正实现着它的核心使命:回望宇宙的“婴儿期”。它的深场观测能力让科学家得以研究宇宙大爆炸后仅2亿年时形成的第一批星系,追溯星系演化史。

韦伯的观测数据正在改写教科书——它发现的早期星系数量远超理论预测,暗示宇宙早期的恒星形成可能比想象中更为剧烈。

对系外行星大气的成分分析则发现了水蒸气、二氧化碳甚至二甲基硫醚等生命相关分子。

爱因斯坦在1915年提出广义相对论时,可能未曾预见人类真能观测到他所预言的时空弯曲景观。

如今,当韦伯望远镜将“爱因斯坦指环”清晰地呈现在我们面前,这不仅是验证了一个百年理论,更开启了宇宙探索的新范式。

引力透镜效应让天文学家能够利用星系团作为天然望远镜,窥视原本无法企及的宇宙深处。

韦伯的高灵敏度更使这种“天然望远镜”的放大倍率发挥到极致,相当于为人类增添了跨越百亿光年的视觉延伸。

正如欧洲航天局负责人约瑟夫·阿施巴赫所言:“我们真的改变了对宇宙的理解”。

当韦伯的镜头凝视着扭曲的星光,人类文明也同时凝视着自身的起源。那环绕星系的光环不仅是时空折叠的印记,更是一把钥匙。

它开启的不仅是星团与尘埃的秘密,更是138亿年来物质如何聚合成星、行星如何孕育环境、最终生命如何诞生的宇宙史诗。随着韦伯继续在日地L2点运行,每一次快门按下,都可能带来重新定义人类宇宙观的新发现。

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