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引力是一种几何现象 哈勃借助引力透镜效应拍摄到迄今最遥远的恒

 用双眼直接观察是人类认识这个世界最基本的方法。物体发出或反射的光投影在人们的视网膜上,视网膜的细胞又将信息传递给大脑,这样我们就看到了物体的模样。墨子在2500年前证实了“光沿直线传播”,但人类在千百年来时时刻刻体验着这一点。在日常生活中,当人看到一个物体时,人的大脑会自动确定物体位置,观即可取。但也正因如此,人们有时候会被自己的眼睛欺骗。
 
最简单的例子莫过于铅笔放在水中时,光线在空气和水的分界面发生折射,铅笔看起来好像是“断了”。海市蜃楼的原理和此类似,都是光在穿过不同介质时发生折射产生的现象,不过光线不再是简单地通过两层介质,而是密度不同的多层空气。
引力是一种几何现象 
 
在广义相对论中,引力仅仅是一种表象。任何有质量的物体都会使周围的时空(在相对论中,时间和空间不再相互独立,它们统称为时空)发生弯曲,其附近的物质受到弯曲时空的影响而向它靠近,这就是引力的本质。如果要用一句话来概括这个理论,那就是:物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动。
 
透镜天体的质量对整个引力透镜的模样有很直接的影响。质量越大,其周围时空的光线偏折也就越明显。因此,我们可以利用引力透镜效应来计算透镜天体的质量。这是引力透镜一个很重要的应用。暗物质也可以引起“引力透镜”现象,因此还可以利用其来测量暗物质的质量,由此来构建暗物质在小尺度上的结构。
 
另外,由于引力透镜对光线有汇聚的作用,一些原本不该到达观测者的光线被偏折到了观测者的位置,所以通过引力透镜看到的天体的像,会比它本身要更亮。这也是为什么引力透镜如此重要的原因之一,人类可以通过它看到很远很远的暗的天体,就像是拿着放大镜在宇宙这个巨大的画布上寻找我们想要的东西。
 
哈勃借助引力透镜效应,拍摄到迄今最遥远的恒星
 
天文学家们通过哈勃空间望远镜,借助引力透镜效应,观察到了距离地球90亿光年外的单个恒星,这是迄今以来观察到的最遥远的恒星。
 
 这颗恒星以古希腊神话人物伊卡洛斯(Icarus)名字命名,官方名字MACS J1149+2223 Lensed Star 1。前景星系名为MACS J1149 + 2223,距离我们大约50亿光年,通过2011年和2016年的图片对比,我们发现了伊卡洛斯。
 
如果我们从地球上直接观测伊卡洛斯,它的光线很微弱,但借助引力透镜效应,通过MACS J1149 + 2223这个天然的“放大镜”,使我们可以看到亮度增强2000多倍的伊卡洛斯。另外还可帮助我们研究暗物质,早期宇宙恒星的形成,以及前景星系的构成。
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