在太空背景下，各種扭曲的詹姆星系被視為拉長的線、環(huán)、斯韋弧和污跡。伯太JWST標(biāo)志性的空望衍射尖峰出現(xiàn)在圖像的中右側(cè)。(圖片鳴謝:uux.cn/NASA、遠(yuǎn)鏡引力ESA、揭示CSA)
（神秘的星系地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（莫尼莎·拉維塞蒂）：距離地球約97億光年，坐落著一個(gè)(非常)巨大的扭曲星系團(tuán)，質(zhì)量相當(dāng)于300億個(gè)太陽。埃爾戈多這是詹姆一個(gè)宇宙團(tuán)塊，昵稱為El Gordo，斯韋從西班牙語翻譯過來就是伯太“胖的那個(gè)”多年來，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡為我們帶來了一些埃爾戈多迷人的空望景色——但現(xiàn)在，城里有了一個(gè)新的遠(yuǎn)鏡引力太空天文臺。
周三(8月2日)，科學(xué)家宣布詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡為我們提供了一個(gè)關(guān)于埃爾戈多的非常令人費(fèi)解的新視角。憑借其紅外眼睛，這臺開創(chuàng)性的機(jī)器揭示了引力扭曲的領(lǐng)域，一顆紅巨星和數(shù)以噸計(jì)的其他太空美食，哈勃只能暗示。
例如，有一個(gè)主題被稱為“El Anzuelo”或“魚鉤”這個(gè)星系距離我們106億光年，在影像的右上方可以清晰地看到一條明亮的紅色弧線。為了讓人們了解這張新照片有多迷人，你看到的是106億年前的埃爾安祖洛。這是因?yàn)楣鈴男窍瞪倪@個(gè)階段到達(dá)JWST需要很長時(shí)間。
亞利桑那州立大學(xué)的Patrick Kamieneski在一份聲明中說:“我們能夠仔細(xì)分析包裹著恒星正在積極形成的星系中心的塵埃，”他是關(guān)于這些JWST觀測的幾篇論文之一的主要作者。“有了韋伯，我們可以輕松地透過這層厚厚的塵埃，讓我們親眼目睹星系由內(nèi)而外的組合。”
但除了JWST能夠透過塵埃面紗進(jìn)行解析這一事實(shí)之外，由于其紅外能力，這臺望遠(yuǎn)鏡在埃爾戈多的新鏡頭至關(guān)重要，因?yàn)樗梢苑浅Ｇ逦夭蹲降揭环N稱為引力透鏡的現(xiàn)象。
簡而言之，引力透鏡是一個(gè)與阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論相關(guān)的概念。這個(gè)理論基本上把空間和時(shí)間想象成像有形的織物一樣編織在一起——一張4D絲綢，可以根據(jù)里面的質(zhì)量扭曲和波動。黑洞使這種織物扭曲了很多，恒星對它影響很大，地球使它扭曲了一些，甚至你和我也使它扭曲了難以置信的微小，難以察覺的程度。
然而，對這張JWST圖像來說重要的是，廣義相對論還預(yù)測，這些時(shí)空結(jié)構(gòu)扭曲會影響光在宇宙中的傳播方式。冒著被簡化的風(fēng)險(xiǎn)，扭曲可以迫使光在太空中傳播時(shí)彎曲和扭曲——但這對天文學(xué)家來說是一件好事。如果科學(xué)家能夠?qū)⑺麄兊挠^測站(比如JWST)集中在超級扭曲的區(qū)域(比如一個(gè)巨大的星系團(tuán))，他們就可以捕捉到一些扭曲的光線。根據(jù)光線的來源，這些扭曲會對光源產(chǎn)生一種放大效果。這種效應(yīng)被稱為引力透鏡效應(yīng)。
回到我們的圖像，我們能看到埃爾安祖洛的主要原因，盡管它生活在如此遙遠(yuǎn)的地方，是由于引力透鏡！由于這個(gè)壯觀的概念，科學(xué)家們意識到這個(gè)遙遠(yuǎn)的星系是盤狀的，直徑約為26，000光年(銀河系的四分之一大小)，此外還解剖了關(guān)于其歷史的其他有趣信息。
此外，你在埃爾安祖洛看到的紅色色調(diào)與另一種宇宙光現(xiàn)象有關(guān)。基本上，隨著物質(zhì)離我們在地球上的有利位置越來越遠(yuǎn)，加上宇宙的膨脹，它們發(fā)出的光波就像牢不可破的橡皮筋一樣伸展開來。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，由于一種被稱為紅移的現(xiàn)象，這些波顯得越來越紅。
因?yàn)檫@個(gè)星系看起來很紅，所以它很遠(yuǎn)。

全新JWST·艾爾·戈多形象的全尺寸版。(圖片鳴謝:uux.cn/NASA、ESA、CSA)

新形象的分解。圖A中的“細(xì)的那個(gè)”和圖b中的“魚鉤”(圖片來源:uux.cn/NASA、ESA、CSA)
在愛因斯坦的放大鏡下
因?yàn)樵谶@幅圖像中有多少引力透鏡是顯而易見的——你可以根據(jù)一群閃閃發(fā)光的星系看起來像污跡而不是我們預(yù)期的螺旋和橢圓這一事實(shí)來判斷——從中可以收集到大量的宇宙信息。
事實(shí)上，JWST的第一張圖像也充滿了一系列引力透鏡星系，理所當(dāng)然地贏得了全球太空愛好者的大量贊譽(yù)。
“這種透鏡效應(yīng)提供了一個(gè)了解遙遠(yuǎn)宇宙的獨(dú)特窗口，”亞利桑那大學(xué)的布倫達(dá)·弗萊在聲明中說，她是主要河外區(qū)域再電離和透鏡科學(xué)(PEARLS)團(tuán)隊(duì)珍珠星團(tuán)分支的共同領(lǐng)導(dǎo)人，也是另一篇論文的主要作者。
“引力透鏡現(xiàn)象是由阿爾伯特·愛因斯坦在100多年前預(yù)言的。在El Gordo星團(tuán)中，我們看到了引力透鏡的作用，”亞利桑那州立大學(xué)的Rogier Windhorst和PEARLS項(xiàng)目的首席研究員在聲明中說。“艾爾·戈多的珍珠雕像美極了。而且，他們向我們展示了韋伯是如何打開愛因斯坦的寶箱的。”
在遠(yuǎn)離主要星系的地方，JWST拍攝的艾爾戈多照片也令人驚訝地看到了一顆奇異的紅巨星。科學(xué)家給它起了個(gè)綽號叫Quyllur，從秘魯高地的土著蓋丘亞語翻譯過來就是“星星”。
神奇的部分？這標(biāo)志著JWST觀測到的第一顆距離地球超過10億光年的紅巨星。Quyllur實(shí)際上位于距離我們大約110億光年的某個(gè)地方，靠近一個(gè)被稱為La Flaca或“薄星系”的星系拉弗拉卡可以被看作是一個(gè)鉛筆狀的線在圖像的左側(cè)中心。
“除非你進(jìn)入紅外波段，否則幾乎不可能看到有透鏡的紅巨星。這是我們在韋布身上發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)，但我們預(yù)計(jì)會有更多，”西班牙坎塔布里亞研究所的何塞·迭戈在聲明中說，他是另一篇關(guān)于埃爾戈多的論文的主要作者。
Frye和她的團(tuán)隊(duì)還指出了五個(gè)透鏡星系，它們似乎是距離地球約121億光年的嬰兒星系團(tuán)的一部分——可能包含總共17個(gè)星系成員。也有一些超擴(kuò)散星系出現(xiàn)在大約72億光年之外，它們與正常星系相似，只是它們的恒星更加分散。
“我們研究了這些星系的性質(zhì)是否與我們在本地宇宙中看到的超擴(kuò)散星系有任何不同，我們確實(shí)看到了一些差異。特別是，它們更藍(lán)、更年輕、更延伸、更均勻地分布在整個(gè)星團(tuán)中。”亞利桑那州立大學(xué)的蒂莫西·卡爾頓是另一篇關(guān)于這些觀察的論文的主要作者，他在聲明中說。“這表明，過去60億年生活在星團(tuán)環(huán)境中對這些星系產(chǎn)生了重大影響。”