87億光年外,一個星系分裂成為兩個,是什麼原因造成的?

1979年3月,美國亞利桑那州基特峰國立天文臺,沃爾什(D.Walsh),卡斯維爾(R.F.Carswell)和韋曼(R.J.Weymann)三位天文學家,像平時一樣,用直徑為2.1米的光學望遠鏡,對準晚上的夜空,觀察遙遠的星系。

本來這是一次常規的操作,就像以前無數個夜晚一樣,但就像有預感一樣,他們三個人有預感,今夜一定會有不同的發現。

刻意躲避人類觀測的星系

在對拍攝的相片進行仔細研究後,果然有不同尋常的發現,那就是在距離地球87億光年的地方,拍攝到兩個非常特別的星系。

這兩個星系,如果單獨拿出一個來看,也如同夜空中無數的星系一樣,沒有什麼特別之處,但是這兩個星系放在一起,就顯得非常的特別,因為從照片比對中,發現這兩個星系的形狀是一模一樣的。

要知道,宇宙之中有數千億個如同銀河系的星系,就好比是在撒哈拉大沙漠中的砂礫一般,而能夠在同一片區域,發現兩個一某一樣的星系,這種機率可以忽略到不計。

為了弄清楚是不是當時拍照的時候,存在失誤,在隨後的一段時間裡,他們對同一片區域的兩個星系進行追蹤觀察,並給這兩個星系取名為:QSO 0957+561A和QSO 0957+561B。

但是在隨後的觀測中,發現這兩個星系的顏色,紅移資料和光譜都是一樣的,也就是說它們就是一個星系。

那麼問題就來了,既然是一個星系,為什麼會出現在不同的地方,他們猜測有三種可能:

這兩個星系都是真的 其中一個星系是假的 這兩個星系都是假的

這件事的詭異程度,不亞于薛定諤的貓一樣,就好像「存在」與「不存在」之間,真實與虛假之間,這兩個星系好像特意躲避人類的觀測,利用分身的方式來迷惑人類,那麼到底是一種什麼力量在阻止人類探測,從中作梗呢?它想幹嘛

愛因斯坦的預言

在對QSO 0957+561A和QSO 0957+561B這兩個相同的星系研究,進入一籌莫展的時候,人們想到1911年愛因斯坦的一個預言。

在牛頓創建力學三定律後,很長一段時間裡,人們認為「引力「是一種無法觀測的力,但是在愛因斯坦創建的《廣義相對論》,認為引力只是大質量的天體,造成空間的扭曲,造成小質量的天體靠近它。

既然大質量的天體造成質量的扭曲,那麼在光線經過這些扭曲的空間時,走的就不會是一條直線,所以在1911年的時候,他預測遠方恒星的光線,掠過太陽表面時,由于太陽質量巨大,會引起周圍時空的扭曲,導致恒星的光線發生微小的偏轉。

為了驗證愛因斯坦的預言,1919年5月25日,英國天文學家愛丁頓率領的觀測隊,不遠萬里的前往非洲普林西比島,通過一次日全食觀測,驗證了愛因斯坦的猜測

那麼既然時空扭曲會對光線造成偏轉,那麼在宇宙的空間裡,會存在天然的凹透鏡和凸透鏡,當光線經過這些地方的時候,就會出現很大的變化,這就是愛因斯坦預言的:引力透鏡現象。

既然引力透鏡存在,那麼QSO 0957+561A和QSO 0957+561B這兩個星系,就很好解釋了,在地球與這個星系之間,一定有一個非常大質量的天體,造成時空扭曲,當光線經過這處區域的時候,會發生很大的偏轉,會在另外一處地方形成投影,就好像分裂成為兩個星系,其本質就是一個星系。

引力透鏡的作用

當明白引力透鏡的原理後,天文學家們就可以借助引力透鏡的現象,來幫助他們研究宇宙。

由于引力透鏡會使時空出現彎曲,出現那種放大鏡的效果,如果加以利用將比地球上任何望遠鏡的效果都要強,因為這種直徑幾光年、幾十光年,甚至是數千光年的放大鏡,是人類無法製造的,而它們就天然存在宇宙空間之中,如果加以利用,將對天文學家們觀測宇宙的星系,有非常大的幫助。

另外在宇宙中,以原子組成的物質在整個宇宙質量中,占比非常小,其中最大的是暗能量,其占比約73%,暗物質占比約23%,而可觀測的物質只有4%左右。

但是在宇宙中,這些暗物質和暗能量由于它們不會吸收、反射和輻射光線,以現在人類的手段,無法對它們進行研究和觀測。

但是引力透鏡的存在,為人類研究這些暗物質和暗能量提供了可能,因為這些物質占比非常大,會引起宇宙空間的扭曲,當光線經過這些區域的時候,就會發生偏轉,通過觀測這些偏轉的光線,可以間接的對暗物質和暗能量進行計算,它們的質量以及分佈情況。

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