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罕見"愛因斯坦環"曝光 證實宇宙時空扭曲

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歐洲太空總署(ESA)造價10億歐元的“歐幾裡得”(Euclid)太空望遠鏡,近日傳回一張近乎完美的“愛因斯坦環”(Einstein Ring)影像,顯示鄰近星系NGC 6505(又稱M10)如何透過重力扭曲時空,讓遙遠星系的光線環繞其周圍,形成壯觀的光環。這項發現不僅驗證愛因斯坦廣義相對論預測的重力透鏡效應(gravitational lensing),更為研究暗物質(dark matter)分布提供關鍵數據。


據《衛報》報道,這張影像顯示,距離地球約5.9億光年的NGC 6505橢圓星系周圍,形成了一道由44.2億光年外背景星系光線構成的完美光環。此現象源於前景星系的龐大質量使時空彎曲,猶如宇宙級透鏡,將遠方星系的光線彎折,最終呈現出罕見的環狀結構。

愛因斯坦的廣義相對論預測,當光線經過大質量天體時,會因重力場而彎曲,使得星系能夠成為重力透鏡。愛因斯坦環對天文學家來說是極具價值的研究工具,因為它能揭示原本被遮蔽的遙遠星系,並且幫助科學家測定前景星系的質量,甚至推測其中隱藏的暗物質含量。


英國開放大學(Open University)天文學家瑟金特教授(Prof. Stephen Serjeant)表示:“在我們的首批數據中發現如此完整的愛因斯坦環,實屬幸運且令人興奮。這讓我們能夠透過扭曲的時空,看到原本可能被遮蔽的遙遠星系。”

根據科學團隊的分析,NGC 6505星系的總質量中約11%來自暗物質,這一比例遠低於宇宙整體暗物質的平均占比(約27%)。這項發現有助於理解暗物質在不同星系中的分布特性,進一步厘清其在宇宙結構中的角色。值得注意的是,NGC 6505自1884年首次被發現以來,從未有科學家觀測到它產生的愛因斯坦環。


破解暗能量(dark energy)與暗物質之謎,是歐幾裡得望遠鏡的核心科學目標。該望遠鏡搭載1.2米主鏡與6億畫素相機,並於2023年7月由獵鷹9號(Falcon 9)火箭發射,目前運行於日地拉格朗日L2點(Sun-Earth Lagrange Point 2)軌道。研究團隊計劃利用歐幾裡得望遠鏡觀測百億光年外的宇宙深處,繪制有史以來最完整的3D宇宙地圖,並透過分析重力透鏡效應的細微變化,探究暗物質的分布及暗能量加速宇宙膨脹的機制。




歐幾裡得太空望遠鏡拍攝的NGC 6505星系,中央可見一個幾近完美的“愛因斯坦環”,這是由星系重力透鏡效應造成的視覺奇觀,展現出時空彎曲的力量。(圖擷取自ESA)



歐幾裡得太空望遠鏡拍攝的愛因斯坦環(Einstein Ring),這種現象是由強重力透鏡效應造成的,當遙遠星系的光線經過前景質量巨大的星系時,會因時空彎曲而形成環狀影像。(圖擷取自ESA)
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