一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系團(tuán)揭示了愛(ài)因斯坦引力的力量

圖片來(lái)源：美國(guó)國(guó)家航空航天局，歐洲航天局和歐洲南方天文臺(tái)。

一個(gè)世紀(jì)前，愛(ài)因斯坦提出了一個(gè)新的引力理論：廣義相對(duì)論。而1919年對(duì)日食的觀測(cè)最終證實(shí)了愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中的預(yù)測(cè)，即高質(zhì)量的物體會(huì)使它周圍的光發(fā)生重力彎曲。

圖片來(lái)源：紐約時(shí)報(bào)，1919年11月10日(左)；倫敦新聞畫(huà)報(bào)，1919年11月22日(右)。

但直到很久以后，引力透鏡現(xiàn)象才被哈勃望遠(yuǎn)鏡所捕捉到的宇宙圖像所證實(shí)：一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系團(tuán)就像一個(gè)透鏡一樣，放大并扭曲了它背后的背景星系。

2014年，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡捕捉到了斯隆數(shù)字巡天發(fā)現(xiàn)的一個(gè)超大質(zhì)量星系團(tuán)，并對(duì)外公布了該星系團(tuán)邊緣所顯示出的一個(gè)壯觀、多重扭曲、藍(lán)色，由恒星組成的背景星系。

圖片來(lái)源：美國(guó)國(guó)家航空航天局，歐洲航天局和歐洲南方天文臺(tái)。

多幅圖像都呈現(xiàn)出了相似的特征—扭曲、且具有相似的顏色，這些證據(jù)都指向了引力透鏡效應(yīng)。

圖片來(lái)源：美國(guó)國(guó)家航空航天局，歐洲航天局和歐洲南方天文臺(tái)。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，雖然超大質(zhì)量星系團(tuán)的外層弧的確顯示為透鏡后的背景星系...

圖片來(lái)源：K. Sharon等人，2014年。

由兩個(gè)巨大的相互連接的橢圓星系組成的星系團(tuán)中心是藍(lán)光最閃耀的地方，主要是星系和環(huán)繞在外的氣體組成的混合體。

圖片來(lái)源：美國(guó)國(guó)家航空航天局，歐洲航天局和歐洲南方天文臺(tái)。

我們現(xiàn)在看到的是前景星團(tuán)中恒星和星系的一種結(jié)合體，其質(zhì)量大約是銀河系的4000倍，由于恒星形成的瞬間爆發(fā)導(dǎo)致只可見(jiàn)少數(shù)背景物體殘余。

直覺(jué)雖好，但只有好的數(shù)據(jù)才是無(wú)可爭(zhēng)辯的。

圖片來(lái)源:美國(guó)國(guó)家航空航天局，歐洲航天局和歐洲南方天文臺(tái)。

星系團(tuán)是由成百上千個(gè)星系所組成的一種結(jié)構(gòu)體，這些星系被1014—1015個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的引力約束在星系團(tuán)內(nèi)。直到20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)超星系團(tuán)之前，星系團(tuán)一直被認(rèn)為是宇宙中最大的引力束縛體且是宇宙中已知最大的結(jié)構(gòu)體。星系團(tuán)的一大標(biāo)志之一是其內(nèi)部處處充盈的星團(tuán)內(nèi)介質(zhì)—熱氣流，而熱氣流的峰值溫度主要取決于星系團(tuán)的總質(zhì)量大小，一般在2-15 keV之間。值得注意的是，‘星系團(tuán)’不是‘星團(tuán)’，星團(tuán)是由恒星組成的結(jié)構(gòu)體，比如由數(shù)千個(gè)恒星組成的疏散星團(tuán)，以及星團(tuán)中的另一種球狀星團(tuán)，其內(nèi)部恒星都環(huán)繞星系中心運(yùn)行。同樣地，小的星系聚集體—‘星系群’也不是‘星系團(tuán)’，但是星系群和星系團(tuán)它們聚集在一起可以形成超星系團(tuán)。

在離我們相對(duì)較近的宇宙中值得注意的星系團(tuán)包括室女星系團(tuán)，天爐星系團(tuán)，武仙星系團(tuán)以及后發(fā)星系團(tuán)。值得一提的是，一個(gè)由諾瑪星系團(tuán)所控制的非常大的星系聚集體—巨引源，已經(jīng)大到能影響宇宙的局部膨脹。除此以外，還有2個(gè)在遙遠(yuǎn)的，高紅移宇宙中值得注意的星系團(tuán) SPT-CL J0546-5345和 SPT-CL J2106-5844，它們都是早期宇宙中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量最大的星系團(tuán)之一，后者更是目前已知的宇宙中最大質(zhì)量的星系團(tuán)。在過(guò)去的幾十年里，通過(guò)觀察非熱擴(kuò)散射電輻射，如射電暈和射電遺跡，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)星系團(tuán)也是粒子加速的相關(guān)地點(diǎn)。而通過(guò)錢德拉x射線天文臺(tái)去觀測(cè)各個(gè)星系團(tuán)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了冷鋒和激波等結(jié)構(gòu)。

BY: Ethan Siegel Senior Contributor

FY: 張雨

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