光线斜射通过凸透镜的光线图(弯曲的时空弯曲的光线)(1)

像不像一个大笑脸?你可以清晰的看到眼睛和微笑的嘴巴,但实际上这是由引力透镜效应引起的。

根据广义相对论的解释,引力透镜效应是背景光源发出的光在经过某个引力场(恒星、星系、星系团或黑洞)时,光线会像通过透镜一样被弯曲。

光线斜射通过凸透镜的光线图(弯曲的时空弯曲的光线)(2)

引力透镜成像原理

那么,是否无论引力大小,光线都会被弯曲呢?还是只有引力在达到某种程度时,才会产生弯曲?

实际上,任何质量的存在都会对经过其附近的光线产生弯曲,只不过受制于质量大小,弯曲的程度也是不一样的。"引力透镜效应"可以分为"弱透镜、微透镜、强透镜、"。

光线斜射通过凸透镜的光线图(弯曲的时空弯曲的光线)(3)

引力透镜动图

弱透镜只会产生较小的弯曲,很难被观测到。"微透镜"则是发生在恒星级天体中的引力透镜效应,它相较于在星系级别发生的引力透镜而言,很难直接观测,只能在光度瞬间增强的时候发现。

强透镜则可能产生多个背景图像或形成环状(比如爱因斯坦十字和爱因斯坦环)。 详见下图

光线斜射通过凸透镜的光线图(弯曲的时空弯曲的光线)(4)

爱因斯坦十字

QSO 2237 0305位于"飞马座"内,它是背景光源,对它产生引力透镜效应的正是位于地球约4亿光年的前景星系ZW 2237 030。引力透镜效应使QSO形成四重影像,对称分布于前景星系的核心四周,因酷似"十字"而得名。

光线斜射通过凸透镜的光线图(弯曲的时空弯曲的光线)(5)

爱因斯坦环

引力透镜效应可以有助于科学家观测黑洞、类星体以及暗物质的存在,由于暗物质不与电磁力产生任何作用,所以无法通过电磁波探测暗物质的存在,而引力透镜效也只是观测暗物质存在的方法之一。

我们是否生活在弯曲的时空中?眼睛看到的就是真实的吗?总有一种学了很多却又更加不懂的疑惑!

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