相對論—引力透鏡

1、引力透鏡 什么是引力透鏡效應(yīng)？ 引力透鏡效應(yīng)是阿爾伯特愛因斯坦的廣義相對論所預(yù)言的一種現(xiàn)象，由于時(shí)空在大質(zhì)量天體附近會(huì)發(fā)生畸變，使光線在大質(zhì)量天體附近發(fā)生彎曲（光線沿彎曲空間的短程線傳播）。 對引力透鏡效應(yīng)的觀測證明阿爾伯特愛因斯坦的廣義相對論確實(shí)是引力的正確描述。技術(shù)技術(shù)原理：原理： 引力透鏡效應(yīng)，英文名稱：Gravitational lens effect ，引力透鏡 根據(jù)廣義相對論，引力透鏡效應(yīng)就是當(dāng)光在星系、星系團(tuán)及黑洞等具有巨大引力的天體附近經(jīng)過時(shí)，會(huì)像通過凸透鏡一樣發(fā)生彎曲，根據(jù)變化了的光線在光譜外波段呈現(xiàn)的不規(guī)則程度，可以推算發(fā)光星系的年齡和距離。技術(shù)技術(shù)原理：原理： 引力透鏡效

2、應(yīng)是愛因斯坦廣義相對論所預(yù)言的一種現(xiàn)象，由于時(shí)空在大質(zhì)量天體附近會(huì)發(fā)生畸變，使光線在大質(zhì)量天體附近發(fā)生彎曲（光線沿彎曲空間的短程線傳播）。在有些情況下，起引力透鏡作用的天體是一個(gè)星系，它對光的彎曲作用能產(chǎn)生類星體或其他星系等更遙遠(yuǎn)天體的多重像。有些天文學(xué)家認(rèn)為，多達(dá)2/3的已知類星體可能由于引力透鏡效應(yīng)而增加了亮度。 愛因斯坦廣義相對論預(yù)言：物質(zhì)決定時(shí)空，引力使光線發(fā)生彎曲。在宇宙中，前景的大質(zhì)量天體能夠增亮視線上的背景星系或扭曲其圖像，其原理非常類似光學(xué)透鏡的作用，因而稱為引力透鏡效應(yīng)。 當(dāng)銀河系中一個(gè)暗天體正好在一較遠(yuǎn)恒星（如麥哲倫星云中的一顆恒星）前經(jīng)過，使得它的像短暫增亮，就是較小規(guī)模

3、的引力透鏡效應(yīng)。技術(shù)技術(shù)原理：原理： 單個(gè)恒星造成的這種引力透鏡有時(shí)叫做“微透鏡”。1979年，天文學(xué)家觀測到類星體Q0597+561發(fā)出的光在它前方的一個(gè)星系的引力作用下彎曲，形成了一個(gè)一模一樣的類星體的像。這是第一次觀察到引力透鏡效應(yīng)。1993年，天文學(xué)家利用微透鏡效應(yīng)觀測到銀河系中存在一種暗物質(zhì)（dark matter），稱做MACHOs（massive compact halo objects，致密暗天體）。2 透鏡可以放大圖像，可以縮小事物，可以成正像，可以成倒像。這些其實(shí)都是表象，本質(zhì)上，所有透鏡都做同一件事情，就是扭曲光線。技術(shù)原理：技術(shù)原理： 在天文尺度上有不少極具統(tǒng)治力的引力

4、源，比如黑洞，星系，星系團(tuán)。這類強(qiáng)大引力源會(huì)使周圍的空間劇烈的扭曲，透過它們的身旁去看遠(yuǎn)方的天體。那些天體的像會(huì)被扭曲的不像樣子。甚至出現(xiàn)多重像。主要主要用途：用途： 引力透鏡可以增亮背景天體，從另一方面說，背景天體也可以起個(gè)手電筒的作用把中間天體給“照亮”，大家可能有概念，星系和星系團(tuán)的質(zhì)量大部分是暗物質(zhì)提供的，暗物質(zhì)雖然不發(fā)光，但它的引力作用和我們常見的物質(zhì)是一樣的，所以通過分析引力透鏡（尤其是引力透鏡?。┪覀兙湍芴街形镔|(zhì)的質(zhì)量分布，并非常準(zhǔn)確地測量星系團(tuán)等的質(zhì)量主要主要種類：種類： 在天文學(xué)研究中，人們一般習(xí)慣把引力透鏡現(xiàn)象分為強(qiáng)弱兩種。有意思的是，分類的標(biāo)準(zhǔn)并不是非常嚴(yán)格。 一個(gè)引

5、力透鏡現(xiàn)象中涉及兩種天體，一個(gè)是在遙遠(yuǎn)處的作為光源的天體相當(dāng)于透鏡試驗(yàn)中的蠟燭，稱為背景天體，另一個(gè)是在背景和觀測者之間存在的，使背景光源發(fā)出的光線彎曲的透鏡天體。簡單的說，強(qiáng)引力透鏡現(xiàn)象就是你可以直接從照片上看出來的引力透鏡現(xiàn)象，而弱引力透鏡現(xiàn)象則是你不能從單個(gè)引力透鏡系統(tǒng)中得到引力透鏡的信息，要通過大量樣本的統(tǒng)計(jì)提取信息。辨別方法辨別方法： 引力透鏡分強(qiáng)弱，很大程度上就是用眼睛看。能夠從一個(gè)背景天體的像中看到扭曲的，就是強(qiáng)的。看不出來的，就是弱的。辨別方法：辨別方法：強(qiáng)引力透鏡？ 看的出來的其實(shí)都是比較極端的，比如星系被拉成長條狀，看著像哈哈鏡。又或者星系被弄出好多的像來。辨別方法：辨別方

6、法：弱引力透鏡？ 怎么測定弱引力透鏡效應(yīng)？最常用的方法就是看一大堆星系形狀，然后做統(tǒng)計(jì)分析。這個(gè)想法是非常的聰明的。人們假設(shè)，在遠(yuǎn)處的星系，它們雖然有橢率，但橢率的大小和指向是完全隨機(jī)的。那么如果你取一小塊天區(qū)，對這小塊天區(qū)里那么平均值應(yīng)該是0。但如果存在塊天區(qū)里的星系都受到一個(gè)透鏡的橢率就會(huì)有一個(gè)偏向性。單個(gè)的看，么特別的。但如果放在一起，你就向某一個(gè)方向。于是你可以把這些力透鏡信號強(qiáng)弱的一個(gè)估計(jì)。最后透鏡信號的分布圖，通過一些算法，天區(qū)上2維的物質(zhì)分布。的星系橢率進(jìn)行平均，引力透鏡效應(yīng)，比如小星系的影響，那么它們你看不出這些星系有什會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的形狀都偏星系橢率的平均看作引你就可以得到一張引

7、力你就可以反演出在這塊重要重要發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：國外國外 此前，國際上發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)引力透鏡系統(tǒng)非常稀少，總共約120個(gè)星系團(tuán)顯現(xiàn)強(qiáng)引力透鏡系統(tǒng)。國家天文臺(tái)博士生文中略等人利用美國公開的SDSS巡天數(shù)據(jù)，選出近40,000個(gè)星系團(tuán)，通過仔細(xì)檢查每個(gè)星系團(tuán)的圖像，發(fā)現(xiàn)13例新的星系團(tuán)強(qiáng)引力透鏡系統(tǒng)候選體。其中有4例幾乎無需證實(shí)就可以肯定是引力透鏡系統(tǒng)，有5例非常可能是引力透鏡系統(tǒng)，還有4例很可能是引力透鏡系統(tǒng)。其中有2例由于背景星系與前景星系團(tuán)幾乎在一條視線上，而產(chǎn)生了引力透鏡光環(huán)！重要重要發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：國內(nèi)國內(nèi) 中國青年天文學(xué)者發(fā)現(xiàn)罕見引力透鏡光弧。 據(jù)中國科學(xué)院網(wǎng)站消息，國家天文臺(tái)博士生文中略等人從國際巡

8、天數(shù)據(jù)庫SDSS中發(fā)現(xiàn)了星系團(tuán)強(qiáng)引力透鏡系統(tǒng)，這是中國學(xué)者首次從觀測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)引力透鏡現(xiàn)象。 中國天文學(xué)家曾從理論上研究引力透鏡效應(yīng)及其宇宙學(xué)的應(yīng)用，并獲國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。引力透鏡團(tuán)隊(duì)進(jìn)行數(shù)值模擬研究其發(fā)生的頻度并研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。文中略等人的這項(xiàng)工作是中國天文學(xué)家首次從觀測數(shù)據(jù)中直接發(fā)現(xiàn)引力透鏡光弧。論文投稿并在網(wǎng)上公布后，立即引起英國和美國同類小組的極大興趣。與英國小組交流表明，有5例與他們發(fā)現(xiàn)的候選體重疊，因而是相互獨(dú)立的發(fā)現(xiàn)。美國小組幾天之后也公布了他們的結(jié)果，并用光譜觀測證實(shí)了我們樣本中的2例。中國因?yàn)槿狈Υ笸h(yuǎn)鏡無法進(jìn)行光譜證實(shí)。最新新聞： 鳳凰科技訊 北京時(shí)間3月11日消息，據(jù)科學(xué)日報(bào)報(bào)道，利用美國宇航局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家們首