早期宇宙星系的光路經巨大重力場，「扭曲」成 4 條長光弧
2019 年 11 月 14 日
夜空中最明亮的重力透鏡效應星系之一！哈伯太空望遠鏡最近釋出一張新圖像，發現早期宇宙一個星系發出的光被途中超大星系團「攔路」，致使星系的光在這張照片上形成了至少 4 個弧。
這個位於早期宇宙的極遙遠星系稱為 PSZ1 G311.65-18.48 ，暱稱「Sunburst Arc」，距離地球 110 億光年。眾所皆知重力是束縛宇宙的一種無形力量，物體質量越大，重力也越強，而重力除了能吸引有形物質外，也可以扭曲光經過重力場時的路徑。
愛因斯坦在廣義相對論中預言了重力透鏡效應，即背景光源（如星系、星系團）所發出的光，在經過重力場（比如星系、星系團及黑洞）附近時會像通過透鏡一樣產生彎曲現象，從地球觀測者角度看去的話，這些光會形成一條條圓弧（愛因斯坦環）。
現代天文學觀測已證實了重力透鏡效應存在，並且透過分析光源扭曲程度，除了可研究中間作為「透鏡」的重力場性質外，也能幫助天文學家研究早期宇宙星系，不然這些星系通常因距離太遠而微弱看不清。
而哈伯太空望遠鏡的最新圖像，讓我們看到了最明亮的重力透鏡效應星系之一。有個超龐大星系團距離地球 46 億光年遠，剛好卡在哈伯望遠鏡與 Sunburst Arc 星系的中間，於是我們發現 Sunburst Arc 星系發出的光被這個星系團給扭曲了，形成至少 4 條長長的圓弧，並且星系團還將 Sunburst Arc 星系的亮度提高 10～30 倍。
大爆炸後約 30 萬年，宇宙是個完全不透明、充滿中性氫的環境，但因為某些事件，氫開始被電離，宇宙才逐漸掀開濃霧。天文學家認為，應是第一批恆星與星系散發的輻射電離了中性氫，但要使氫離子化，這些高能輻射除了得強大到能逃開宿主星系外，還不能被星際介質吸收，目前僅發現少數幾個星系可「漏出」高能光子到深空。
現在，這幾道光弧包含了一個重要線索：某些光子可以在大量中性氣體介質中，從狹窄的通道「洩漏」出來。雖然這個過程不太可能成為導致宇宙重新電離的主要機制，但很可能發揮決定性推動作用。
新論文發表在《科學》（ Science ）期刊。
- Hubble captures a dozen galaxy doppelgangers
- Intense Gravity Makes One Galaxy Appear in The Sky at Least 12 Times
- Light leaking from a distant galaxy hints at a cosmic makeover’s origins
- Hubble Captures a Dozen Sunburst Arc Doppelgangers
（首圖來源：哈伯太空望遠鏡/歐洲太空總署）
