第三步:“宇宙画师”的创作
艾贝尔370的引力场不均匀:核心区域引力最强(像放大镜的“焦点”),边缘较弱(像放大镜的“边缘”)。背景星系的光线经过不同区域时,弯曲程度不同,于是像被“拉伸”“扭曲”“复制”。比如那个着名的“宇宙龙”,其实是背景中一个遥远螺旋星系的像被“拉”成了龙形——星系的旋臂变成龙鳞,核心变成龙头,外围的恒星群变成龙爪。
三、“宇宙龙”的诞生记:从“扭曲弧线”到“游龙惊鸿”
艾贝尔370的“宇宙龙”并非天生丽质,而是天文学家“看图说话”的杰作。1995年哈勃图像刚公布时,科学家们只看到一堆杂乱的弧形光带,直到一位研究生在整理数据时,突然喊出声:“看!这些弧线连起来像条龙!”
“龙身”的拼接游戏
“宇宙龙”的主体是一条长达260万光年的弧形光带(相当于26个银河系排成一行),由至少12个重叠的星系像组成。天文学家通过光谱分析发现,这些像都来自同一个背景星系——距离地球约80亿光年,比艾贝尔370还远一倍。“它的光走了80亿年才到地球,中途被艾贝尔370‘掰弯’了三次,”陈宇指着光谱图解释,“第一次弯曲形成龙头,第二次形成龙身中段,第三次形成龙尾,所以我们看到的是‘三重曝光’的龙。”
“龙鳞”的颜色密码
“宇宙龙”的“鳞片”不是真的鳞片,而是背景星系的恒星形成区。哈勃望远镜的紫外和可见光相机拍到,龙身部分泛着蓝色(年轻恒星的辐射),龙头部分偏红色(老年恒星的辉光),龙爪处还有几团粉色(氢气云被激发的辐射)。“这像给龙穿了件彩色铠甲,”陈宇比喻,“蓝色是龙的新鳞,红色是旧鳞,粉色是龙受伤时流的血(其实是恒星形成时的气体)。”
“龙尾铃铛”的秘密
龙尾末端挂着的“铃铛”,其实是一个完整的螺旋星系像。它被艾贝尔370的引力“拧”成了圆形,像戒指上的宝石。“这个星系距离我们约100亿光年,”卡门在论文里写,“它的光被艾贝尔370‘掰’了两次,一次在星系团左侧,一次在右侧,所以我们看到一个完整的环——后来叫‘爱因斯坦环’,是引力透镜的‘签名作品’。”
四、40亿光年的“时空快照”:我们看到的“龙”是什么时候的?
当我们谈论艾贝尔370的“宇宙龙”时,其实在看两场“时空穿越”的叠加:一场是艾贝尔370自身40亿年前的模样(光走了40亿年),另一场是背景星系80亿年前的模样(光走了80亿年)。
“这就像看一部‘双重老电影’,”陈宇在科普讲座上举着示意图,“艾贝尔370的‘龙’是它40亿年前‘抓拍’到的背景星系80亿年前的样子——那时太阳还没诞生,地球还是一团尘埃,宇宙比现在‘年轻’一半。”
天文学家如何“读懂”这部“老电影”?靠的是“多波段拼图”。光学望远镜(哈勃)拍下“龙”的颜色和形状,红外望远镜(斯皮策)穿透尘埃看到隐藏的恒星形成区,射电望远镜(ALMA)则勾勒出气体流动的网络。“就像给龙做CT,”陈宇比喻,“光学看皮肤(外观),红外看肌肉(尘埃和气体),射电看骨骼(气体流动)。”
2023年,团队用韦伯望远镜观测艾贝尔370,发现“宇宙龙”的背景星系里,竟有3个“婴儿恒星团”(年龄不到1亿年)。“这些恒星团在80亿年前刚诞生,”陈宇指着红外图像,“它们的光被艾贝尔370‘放大’了10倍,我们才能看到——这像用放大镜看显微镜下的细菌,艾贝尔370帮我们看清了宇宙‘婴儿期’的模样。”
五、“放大镜”的意外收获:寻找暗物质与早期宇宙
艾贝尔370的“引力魔法”不仅创造了“宇宙龙”,还帮天文学家破解了两个宇宙谜题:暗物质在哪里?早期宇宙长什么样?
暗物质的“隐形骨架”
天文学家早就知道,星系团的质量90%以上是“看不见的暗物质”(不发光、不与光作用),但暗物质长什么样?艾贝尔370给出了答案。通过“引力透镜模型”(计算需要多少质量才能产生观察到的扭曲像),团队发现:艾贝尔370的暗物质晕呈“椭球状”,核心密度极高,像“隐形蜘蛛网”包裹着星系。“暗物质是透镜效应的‘幕后推手’,”陈宇解释,“它的引力比可见星系更强,才是真正‘掰弯’光线的主力。”
早期宇宙的“时光机”
艾贝尔370的背景星系距离地球100亿光年,它们的光来自宇宙“青春期”(宇宙年龄约38亿年时)。通过研究这些星系的形态,天文学家发现:早期宇宙的星系比现在更小、更乱,像“没搭好的积木”。“我们现在看到的‘宇宙龙’,其实是宇宙‘青春期’的一个缩影,”卡门说,“它告诉我们:星系不是一开始就长得像银河系,而是从‘小不点’慢慢合并长大的。”
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