在一场宇宙级的星系捉迷藏游戏中,NASA的哈勃空间望远镜捕捉到了一个巨大的棒旋星系,大小和我们自己的银河系差不多——但真正的把戏藏在右下角。那里,一个遥远的背景星系正被一个较近星系的引力放大并扭曲,这种现象被称为引力透镜。这就像哈哈镜,只不过镜子是时空,而哈哈屋是整个宇宙。

这张特别的图像是哈勃为配合新的南希·格雷斯·罗曼空间望远镜的科学工作而拍摄的众多引力透镜观测之一。把哈勃想象成那个勤勉的实习生,做着基础工作,而罗曼则准备带着它大得多的视野猛扑过来。引力透镜发生在前景天体——比如星系——的质量扭曲时空时,导致光线在经过该天体周围时弯曲、扭曲和放大,就像太空中的巨大透镜。这需要前景和背景星系之间精确的偶然对齐,因为宇宙显然有戏剧性的时间感。

在这张图像中,引力透镜的特征是一个距离约45亿光年的前景椭圆星系。这意味着我们现在看到的来自这个星系的光,最初开始向我们传播时,我们的太阳系还在形成——所以,大约是在地球还是一个熔融地狱、还没人发明轮子的时候。背景星系距离约80亿光年,几乎是两倍远。它表现为一对弧:一个大的、非常显眼地位于前景星系的左上方,另一个是同一背景星系小得多、翻转的图像,位于右下方。这种配置被称为弧-反弧对,听起来像一种花哨的体操动作,但实际上只是引力在照常超常发挥。

前景星系的质量越大,引力透镜就越强,弯曲光线就越显著。通过研究背景星系的扭曲,研究人员可以确定前景星系包含多少质量。这在暗物质研究中起着巨大作用,暗物质是构成宇宙大部分质量的神秘不可见物质。可见物质不足以解释背景星系的扭曲程度,这使得研究人员能够计算前景星系的质量以及它包含多少暗物质。换句话说,宇宙主要由我们看不见的东西组成,而我们正在用巨大的宇宙放大镜来弄清楚任何给定星系中潜伏着多少暗物质。科学!

这张图像中几乎所有天体都是星系,除了少数散落的前景恒星。这张图像中的棒旋星系——之所以叫这个名字,是因为它的旋臂从中心的一条恒星棒延伸出来——大小和我们自己的银河系差不多,天文学家认为银河系也是一个棒旋星系。大螺旋左侧的小螺旋可能是一个卫星星系,类似于环绕银河系的大麦哲伦云和小麦哲伦云。就像星系的随行人员。

哈勃主要用可见光和紫外光观测宇宙,并有一些红外覆盖,而罗曼主要看到红外波长和一些可见光。哈勃可以提供单个物体的高分辨率视图,而罗曼拥有大得多的视野,适合全景。所以哈勃是肖像摄影师,罗曼是风景画家。它们将共同构建一幅更全面的宇宙图景。

这只是哈勃捕捉到的众多引力透镜图像之一。天文学家将利用它们分析引力扭曲,以了解更多关于前景星系中暗物质的信息,并为未来的罗曼观测奠定基础。哈勃一次只能观测一个引力透镜,而罗曼的广阔天空视野