黑洞、引力波与宇宙学
引力透镜
引力透镜是指位于我们与遥远光源之间的质量对光线的弯折。由于质量使时空弯曲,而光总是沿着那弯曲几何中最直的可走路径前进,一条从星系或星系团附近经过的光线便会被偏折,就像吸管在插入水面处看上去被折弯了一样。于是一个大质量天体就像一面巨大而凹凸不平的透镜,把本该错过我们的光重新导向我们的望远镜。
当对齐近乎完美时,一个背景星系可以被抹成一道道发光的弧、分裂成多重影像,甚至被弯成一整圈光环,称为爱因斯坦环。当一个较小的天体从一颗恒星前方掠过时,它能短暂地使恒星变亮却不使其变形,这种效应称为微引力透镜,已被用来探测遥远的行星。同样的质量也会放大那些微弱、遥远的星系,让一面天然透镜充当一台免费的宇宙望远镜。
引力透镜已成为天文学最锐利的工具之一,因为它对一切质量都有反应,无论那质量是否发光。通过测量背景被扭曲的强弱,天文学家可以为星系团称重、绘制其物质的分布图——而这正是我们发现「大部分质量都是看不见的暗物质」的方式,这些暗物质往往散布在远离可见恒星与气体的地方。
α = 4 G M / (c^2 b)
一条以距离 b 经过质量 M 的光线偏折角度为 α——是牛顿物理预言值的两倍。
广义相对论预言的光线偏折量是朴素牛顿估算值的两倍,因为空间和时间都被弯曲了。1919年日食对这一更大数值的测量,让爱因斯坦一夜成名。
又称
另见