逾越比哈勃望远镜更强引力才是最好的望远镜

比哈勃太空望远镜更强的望远镜：引力

假设你想看世界中更远的物体，你就需要搜集更多的光。就像灯泡或蜡烛离你越远就越暗相同，恒星和星系也是相同，越远的恒星和星系就越难以发现和观测。在天文学中，你发现和研讨一个星体的才能彻底取决于你能从中搜集多少光子。

图解 从这张图能够很简单了解口径和大气对分辨率的影响：图一为智利帕瑞纳天文台的甚大望远镜，由四架相同的直径8.2米的望远镜构成，具有相当于口径16米的望远镜的聚光才能；图二为哈勃太空望远镜，直径2.4米；图三为直径8米的望远镜的分辨率极限；图四为压倒性巨大望远镜，直径100米

所以，要么制作一个更大的望远镜，然后添加你会聚光的才能，要么长期调查你的方针物体，然后添加你搜集到的光的总量。

当然，你也能大大的提高你搜集光的功率，比方把望远镜放在太空（这样你就不会被大气层所搅扰），或装置极端杂乱的光学自适应体系（这样你就能够大大削减噪点，使每个光子都能派上用场），但到了最终，你依然受限于你能搜集到多少光线。

可是，假设有一种不需要制作更大、更贵重的望远镜，或许把一切的观测时刻都花在同一个方针上，而能够扩大超远方针，并使来自它们的光变亮的办法呢？十分偶然的是，爱因斯坦的广义相对论现已精确地预言了这一可能发生现象：引力透镜效应。

图解 引力透镜的原理，当一个天体宣布的光通过一个大质量天体时，光线会被曲折，就像扩大镜相同会聚光线

假设你对广义相对论一窍不通，那我能够向你科普一下：它的中心思想是，空间和时刻并不是独立的，而是一个单一的、接连的、不可分割的结构，咱们称之为时空，每个粒子都在这个时空中传达，物质和能量的存在则会歪曲时空自身的结构。上世纪30年代，弗里茨·兹威基（Fritz Zwicky）意识到，假设在太空中的某个当地存在一个质量足够大的物体——比方一个超大质量星系或一个星系团——它可能会对其背面的物体起到一种古怪的扩大镜的效果：咱们称之为引力透镜现象。

图解 哈勃太空望远镜拍照的一个星系团，中心亮堂的四个星系周围有一圈古怪的蓝色结构，这是一个愈加悠远的星系被这个星系团的引力歪曲所导致的

依据布景和远景光源方向的不同，引力透镜能够有多种行为：

因为光路向不同方向曲折，引力透镜能够生成同一星系的多幅图画。

引力透镜会导致图画失真，会构成光弧、椭圆形状和图画“拉伸”。

假设光路正好对准了，引力透镜会形成严峻的失真，以至于布景物体能够被拉伸成一个完好或挨近完好的圆，称为爱因斯坦环。

但一切这些状况都有一个共同点：引力透镜背面的物体会被扩大，当咱们屡次调查它时，它的亮度会添加。

正是这种技能使咱们有才能找到那些最悠远的类星体和星系，其中就包含现在所发现的最远的天体。接下来让咱们把一切的优势结合起来：制作尽可能大大的望远镜来搜集尽可能多的光，延伸观测时刻，并运用引力透镜观测那些恰好在引力透镜后边的悠远天体，这样咱们就能够探测到比任何其他技能探测到的都更悠远的世界。咱们正是这样发现迄今为止最悠远的星系的：现在的记载坚持者EGSY8p7。假设没有引力透镜，它是无法被探测到的。

图解 星系EGSY8p7

尽管第一个引力透镜现象直到理论提出40年后才被发现，但它是一种现在观测悠远的（远景）星系和发现超悠远的（布景）星系十分有用的办法。尽管这不是一种咱们咱们能够操控的技能——世界把引力透镜放在那里，咱们仅有能做的便是调查——那里有很多的物质，只需咱们运用正确波长和正确东西观测更长的时刻，咱们就能发现世界中更悠远的物体。

图解 哈勃太空望远镜发现的极远星系

更好的望远镜、更好的技能和更长的观测时刻都能协助咱们正真看到更悠远的星体，但和世界级的扩大镜比较，咱们的东西彻底比不上爱因斯坦的广义相对论的威力。世界的大质量和时空自身的性质，照亮了咱们自己所不能及的世界远方！

作者: Ethan Siegel

FY: 划过时空的流星

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