欧几里得空间望远镜发现了美丽的爱因斯坦环

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原作：ESA

翻译：张雨荷

编排：喻思敏

后台：李子琦

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid/Euclid_discovers_a_stunning_Einstein_ring

欧洲空间局（ESA）的暗宇宙探测器欧几里得空间望远镜在我们的宇宙近邻有了惊人的发现。

欧几里得空间望远镜于2023年7月1日升空，开始了为期六年的暗宇宙探索任务。在望远镜开始宇宙探测之前，地球上的科学家和工程师团队必须确保一切正常。在2023年9月的早期测试阶段，欧几里得向地球发回了一些图像。这些图像是故意失焦的，但在一张模糊的图像中，欧几里得档案科学家布鲁诺·阿尔蒂耶里（Bruno Altieri）注意到了一个特殊的现象，并决定仔细研究。

“我的工作是分析欧几里得传回的数据，”布鲁诺解释道。“即使在最初的观测中，我就注意到了它。但当欧几里得在该区域进行了更多观测后，我们清楚地看到了一个完美的爱因斯坦环。作为一个长期对引力透镜现象充满兴趣的研究者，这让我激动不已。”

图注：欧几里得空间望远镜拍摄的图像显示围绕星系 NGC 6505 的明亮爱因斯坦环。

图源：ESA

爱因斯坦环是一种极其罕见的现象，原来它就隐藏在不远处的一个星系中。这个星系名为NGC 6505，距离地球约5.9亿光年，在宇宙尺度上可谓“近在咫尺”。然而，这是我们第一次探测到围绕其中心的光环，这要归功于欧几里得空间望远镜的高分辨率仪器。

这个环实际上是由更遥远的一个明亮星系的光线组成的。这个背景星系距离地球约44.2亿光年，它的光在到达我们的途中因引力而扭曲，从而形成了这个美丽的光环。这个遥远的星系此前从未被观测到，也尚未被命名。

图注：NGC 6505星系周围的爱因斯坦环特写

图源：ESA

“爱因斯坦环是强引力透镜的一个例子，”德国马克斯·普朗克天体物理研究所的康纳·奥里尔丹 (Conor O’Riordan) 解释道，他是第一篇分析爱因斯坦环的论文的主要作者。“所有的强引力透镜现象都十分特殊，因为它们非常罕见，同时具有极高的科学价值。而这个爱因斯坦环尤为独特，因为它距离地球非常近，并且完美的排列方式使它格外美丽。”

阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预言，光在宇宙中会受到大质量天体的引力弯曲，使其像一个巨大的透镜一样聚焦光线。更大质量的天体（如星系和星系团）会产生更强的引力透镜效应，使我们能够看到原本可能被遮挡的遥远星系的光线。

如果排列方式恰到好处，来自遥远星系的光就会弯曲，在前景天体周围形成一个壮观的环，即爱因斯坦环。爱因斯坦环是科学家研究宇宙的重要实验室。研究它的引力效应可以帮助我们了解宇宙的膨胀，探测看不见的暗物质和暗能量的影响，并研究那些被暗物质弯曲光线的背景星系，为探索宇宙的奥秘提供新的线索。

“我觉得非常有趣的是，这个爱因斯坦环竟然隐藏在一个众所周知的星系中，而这个星系早在1884年就已被发现“，欧空局欧几里得项目科学家瓦莱里娅·佩托里诺（Valeria Pettorino）说道。“天文学家很久以前就知道这个星系了。然而，这个光环却从未被发现。这充分展示了欧几里得望远镜的强大能力——即使在我们认为已经熟悉的地方，它依然能发现新的东西。这一发现极大鼓舞了欧几里得项目的未来，也证明了它出色的探测能力。”

图注：解释爱因斯坦环如何形成的示意图

图源：ESA

通过探索宇宙是如何膨胀和形成的，欧几里得空间望远镜将揭示引力的作用，并探索暗能量和暗物质的本质。它将绘制超过三分之一的天空图像，观测数十亿个星系，最远可达100亿光年。科学家预计它将发现大约10万个强引力透镜，但找到一个如此壮观且距离我们如此之近的爱因斯坦环，仍令人惊叹。目前，人类已知的强引力透镜数量不到1000个，其中高分辨率的图像更是屈指可数。

“欧几里得将彻底改变这一研究领域，带来前所未有的海量数据，康纳补充道。

尽管这个爱因斯坦环极为惊艳，欧几里得的主要任务并不是寻找强引力透镜，而是研究更微妙的弱引力透镜效应。在弱引力透镜现象中，背景星系的光线仅被轻微拉伸或位移。为了探测这种效应，科学家需要分析数十亿个星系。欧几里得空间望远镜已于2024年2月14日正式启动详细的天空测绘任务，并正在逐步绘制出迄今为止最全面的宇宙三维地图。在任务初期就取得了如此惊人的发现，这意味着欧几里得有望揭开更多宇宙隐藏的奥秘。

责任编辑：陈玮菁

牧夫新媒体编辑部

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