在發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)罕見(jiàn)的“雙類(lèi)星體”之后,望遠(yuǎn)鏡這頭的天文學(xué)家丹尼斯·沃爾什(Dennis Walsh)和鮑勃·卡斯韋爾(Bob Carswell),立即叫來(lái)他們的同事雷·韋曼(Ray Weymann)來(lái)共同研究這個(gè)古怪的天文現(xiàn)象。他們很快發(fā)現(xiàn),這兩個(gè)類(lèi)星體的光譜結(jié)構(gòu)完全相同。這意味著0957+561實(shí)際上并不是一個(gè)雙類(lèi)星體,而是單個(gè)類(lèi)星體的雙重影像——一種由于中途星系(當(dāng)初還未被發(fā)現(xiàn))的透鏡行為所產(chǎn)生的影像復(fù)制現(xiàn)象。12見(jiàn)圖4—3。

茲維基是正確的——星系確實(shí)是出色的引力透鏡。而他也同樣正確

的預(yù)見(jiàn)到,這種透鏡在產(chǎn)生漂亮的圖片之外,還有更廣泛和深刻的作用。

引力透鏡

由物體質(zhì)量引起的光線(xiàn)偏折,是一種真正意義上的透鏡效應(yīng)。通過(guò)它我們可以?huà)呙杼炜詹ふ野滴镔|(zhì)和暗能量存在的跡象。引力透鏡有可能成為探索宇宙不可見(jiàn)成分的關(guān)鍵一環(huán),并由此引起一場(chǎng)新的科技革命。這是一種前所未有的強(qiáng)大望遠(yuǎn)鏡——愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡。

愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡的核心部分就是鏡頭,它可以簡(jiǎn)單到一個(gè)大型物體,如恒星或黑洞,也可以復(fù)雜到一個(gè)星系,并依靠多個(gè)鏡頭的組合產(chǎn)生艷麗奇幻、千變?nèi)f化的圖像。但它們的基本原理是相同的:由質(zhì)量的具體分布確定時(shí)空透鏡,并使光線(xiàn)發(fā)生相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)。鏡頭的幾何特征——形狀和大小——決定了對(duì)通行光線(xiàn)的影響。

如果我們知道透鏡的細(xì)節(jié)——即由物質(zhì)或能量分布引起的精確時(shí)空曲率——就可以預(yù)見(jiàn)光線(xiàn)行進(jìn)的路線(xiàn)。在用廣義相對(duì)論對(duì)日食觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行理論預(yù)言時(shí),愛(ài)因斯坦用已知的太陽(yáng)質(zhì)量,計(jì)算了從一個(gè)遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的光線(xiàn)在經(jīng)過(guò)太陽(yáng)邊緣時(shí)會(huì)沿著什么樣的路線(xiàn)傳播。

但是,在大多數(shù)情況下我們關(guān)心的正是透鏡本身。引力透鏡作為一種宇宙學(xué)的研究工具,其能力在于它只對(duì)質(zhì)量敏感——無(wú)所謂暗物質(zhì)還是常規(guī)物質(zhì)。無(wú)論是發(fā)出強(qiáng)光的物質(zhì),還是幾乎不發(fā)光甚至完會(huì)黑暗的物質(zhì),其效果都是單一且相同的。物質(zhì)的數(shù)量——即質(zhì)量——和它的分布是唯一能決定透鏡幾何特征的因素。因此,愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡所賦予我們的,是一種描述宇宙中質(zhì)量成分的能力。