來自詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的第一張圖片顯示了SMACS 0723星系團(tuán)的閃亮的星空。這張圖片中發(fā)生了很多事情，但是如果凝視時間足夠長，你可能會注意到，一些星系似乎“變形了”，它們的光線被拉長了。然而，這并不是望遠(yuǎn)鏡的人為因素--這是現(xiàn)實(shí)本身的扭曲，在被拍攝的空間區(qū)域內(nèi)。

(資料圖片)

引力與質(zhì)量有著千絲萬縷的聯(lián)系，所以一個天體的質(zhì)量越大，其引力影響就越大。這種力量是我們能站在地球上的原因，也是讓地球繞著太陽轉(zhuǎn)的原因。但是它的工作方式比許多人可能意識到的還要奇怪--引力使時空的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。

詹姆斯·韋伯澳大利亞數(shù)據(jù)中心的首席科學(xué)家Themiya Nanayakkara 博士告訴 New Atlas：“假設(shè)有一組彼此靠近的大質(zhì)量星系；即星系團(tuán)。將會發(fā)生的是，因?yàn)檫@里的集體質(zhì)量非常大，它將在周圍的空間中產(chǎn)生一個彎曲--當(dāng)你把一個重球放在床上時，可以在床褥上觀察到類似的效果。因此，當(dāng)來自背景星系的光線經(jīng)過這個區(qū)域時，它所要走的路徑會被彎曲。這導(dǎo)致背景星系的圖像被拉長?！?/p>

這種現(xiàn)象被稱為引力透鏡，其影響在韋伯的新圖像中清晰可見。

ICRAR的天文學(xué)家Robin Cook表示：“所有的物質(zhì)都會在空間產(chǎn)生這些扭曲，包括你和我，但是只有當(dāng)真正的天文數(shù)量的物質(zhì)作為透鏡存在時，引力透鏡的效果才會明顯，例如，在新的JWST圖像中看到的組合星系團(tuán)。在這些圖像中，我們看到來自非常遙遠(yuǎn)的星系的光線在前景星系團(tuán)周圍彎曲，形成了令人印象深刻和令人費(fèi)解的弧線。因?yàn)樾窍祱F(tuán)并不是完美的球體，這種現(xiàn)象往往會產(chǎn)生奇怪的特征，比如同一個星系的鏡像?！?/p>

顧名思義，引力透鏡可以放大非常遙遠(yuǎn)的天體，包括一些太過遙遠(yuǎn)的天體，否則就無法看到。這給了天文學(xué)家一個令人難以置信的窺視最遙遠(yuǎn)的空間和時間的機(jī)會。

澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織空間與天文學(xué)部的 Ray Norris 教授說：“這里的關(guān)鍵特征是，引力透鏡不僅扭曲了光線，而且還放大了光線，就像一個望遠(yuǎn)鏡。因此，如果你用JWST通過引力透鏡觀看遙遠(yuǎn)的宇宙，就好像你在JWST上安裝了一個額外的鏡頭，讓你看到比沒有引力透鏡更遙遠(yuǎn)的星系?！?/p>

而詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡特別適合于利用這一現(xiàn)象。

澳大利亞國立大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)研究學(xué)院院長Matthew Colless教授解釋說：“使JWST特別善于利用這一現(xiàn)象的因素與使它擅長許多事情的因素相同：一個在紅外波長下工作的大鏡子。大鏡子有兩個方面的幫助，因?yàn)樗粌H可以收集更多的光（所以可以看到更暗的東西），而且可以產(chǎn)生更清晰的圖像（所以可以看到更小的東西）。在紅外波長下工作也很有幫助，因?yàn)榧t移效應(yīng)意味著宇宙中非常遙遠(yuǎn)的天體的光線會沿著光譜從可見光移到紅外線。由于天文學(xué)家在引力透鏡的幫助下觀察的目標(biāo)是微弱的、小的和非常遙遠(yuǎn)的，JWST比在可見光波長下工作的較小的望遠(yuǎn)鏡，如哈勃，有很大優(yōu)勢?！?/p>

人們可以從詹姆斯·韋伯的空前威力中學(xué)到很多東西，結(jié)合引力透鏡，它可以讓天文學(xué)家研究宇宙在大爆炸后很早的時候的情況。

“JWST已經(jīng)在對宇宙中形成的第一代星系中的一些星系進(jìn)行成像，”ARC未來研究員Cathryn Trott教授告訴 New Atlas。“它也有能力拍攝它們的光譜，據(jù)此，來自星系的光被分成其組成波長，使天文學(xué)家能夠識別個別元素。來自SMACS 0723領(lǐng)域的凝聚星系的光譜已經(jīng)向我們顯示，在宇宙最初幾億年內(nèi)形成的星系有氧氣，這種元素只在恒星內(nèi)產(chǎn)生。這些觀測結(jié)果，結(jié)合使用低頻射電望遠(yuǎn)鏡對原始?xì)錃獾挠^測，如默奇森廣域陣列，告訴我們宇宙中第一代恒星是何時形成的，以及星系如何從JWST觀測到的小而結(jié)實(shí)的星系，演變到今天我們周圍的星系?！?/p>

“而且我們還可能通過測量光在引力透鏡周圍的旅行時間的差異來獲得對宇宙膨脹率和年齡的新的精確測量，如爆炸的恒星或閃爍的類星體，”Colless補(bǔ)充說?！耙虼耍覀冾A(yù)計(jì)JWST和引力透鏡的結(jié)合將成為探索遙遠(yuǎn)宇宙的一種異常強(qiáng)大的方式。”