三分鐘了解宇宙中的「巨大透鏡」

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了解引力透鏡效應

文：解仁江 | 圖：解仁江 | 視頻合成：王紀堯

引力透鏡的成因

引力透鏡是在遙遠明亮的光源和觀察者之間存在一個物質分布比如星系團，這些物質有能力讓經過它的那個光源發出的光線彎曲，這種效應就是引力透鏡，彎曲的程度正是阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的一個預言（經典物理也預言光線會彎曲，但彎曲的程度只有廣義相對論預言的一半）

引力透鏡的效果

儘管歐瑞斯特·赫沃爾松（1924年）或亦弗朗梯斯科·林克（1936年）其實是最早在文章里討論引力透鏡效應的物理學家，但因為愛因斯坦1936年發表的文章更知名，現在都把這種效應和他聯繫起來。

類星體QSO 0957+561

弗里茨·茲威基

弗里茨·茲威基於1937年斷定這樣的效應可以使星系團扮演引力透鏡的角色。直到1979年引力透鏡效應才被觀測所證實，這是一顆叫QSO 0957+561的類星體。

不像光學透鏡，引力透鏡將經過它最中心極大量的光彎曲，極小量的光則直接超過它的核心。結果就是，引力透鏡美譽單一的焦點，而是一條焦線。

愛因斯坦環

文中的透鏡一次首先由英國物理學家和科學作家奧利弗·約瑟夫·勞弛使用，他曾經評述過，不能說太陽系的引力場和透鏡一樣，因為它沒有焦距。

愛因斯坦十字

如果光源、大質量引力透鏡體和觀測者處以一條直線上，原始的光源將會呈現為大質量引力透鏡體四周的一個環。如果三者在直線上有一點錯位，觀測者都只能看到一個光弧。這個現象最早於1924年被俄羅斯聖彼得堡的物理學家歐瑞斯特·科爾森提出，1936年被阿爾伯特·愛因斯坦進行了量化。現在則被稱為愛因斯坦環。

引力透鏡現在被分為三個類別：

1，強透鏡：在這樣的引力透鏡效應小，我們可以很容易觀察到視畸變，比如形成的愛因斯坦環、弧或者多重像

2，弱透鏡：畸變的背景源相比之下非常小，只能用分析的方法偵測到。

3，微透鏡：畸變無法被偵測到，但背景物發射出來的光的量有所變化。

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