“爱因斯坦环是引力透镜的‘签名作品’,”陈宇在团队例会上展示图像,“当背景星系、艾贝尔370核心、地球完全在一条直线上时,引力会把背景星系的像‘掰’成一个完整的环,就像石子扔进池塘的涟漪。”这个环的背景星系距离地球140亿光年,是目前已知被艾贝尔370透镜放大的“最远客人”。
观测“爱因斯坦环”需要极致的耐心。2022年8月,团队用ALmA射电望远镜追踪环的旋转,发现它像唱片一样顺时针转动,转速每小时3000万公里(相当于地球到太阳距离的1\/5)。“这其实是背景星系的自转,”小杨解释,“艾贝尔370的引力虽然扭曲了它的像,却没改变它的旋转方向——就像你把照片旋转180度,里面的人还是朝原来的方向站着。”
环上的“瑕疵”更让团队兴奋。2023年,韦伯望远镜发现环的一侧有个“缺口”,缺口处的光谱显示有大量的冰晶(水、二氧化碳凝结而成)。“这可能是背景星系的‘彗星带’,”陈宇推测,“冰晶反射星光,在环上形成缺口——就像戒指上缺了颗钻石,反而更特别。”这个“彗星带缺口”让天文学家第一次直接观测到早期星系的冰质天体,为“宇宙水起源”提供了新线索。
三、星系团内部的“星系派对”:碰撞、合并与引力舞会
艾贝尔370的“透镜魔法”并非凭空产生,它的核心是400个星系组成的“大家庭”,这些星系像参加派对的宾客,碰撞、合并、跳着引力舞,共同塑造了复杂的引力场。2024年的“星系普查”发现,这个“派对”比想象中更热闹。
“暴力舞者”:椭圆星系的“吞并秀”
星系团中心有两颗巨大的椭圆星系(代号E1和E2),像派对上的“霸道总裁”,正用引力“吞并”周围的螺旋星系。2023年,ALmA观测到E1的周围有一圈“潮汐尾”——长达10万光年的气体流,像被扯断的珍珠项链。“这是E1去年‘吃掉’一个螺旋星系的证据,”小杨指着气体流动图,“螺旋星系的恒星被E1俘获,气体被甩出来,形成尾巴。”
“优雅舞伴”:螺旋星系的“双人转”
在星系团边缘,一对螺旋星系(代号S1和S2)正跳着“双人芭蕾”。它们的旋臂像交握的双手,相互缠绕却不碰撞,距离以每小时50万公里的速度缓慢靠近。“它们在跳‘引力探戈’,”陈宇比喻,“再过10亿年,它们会合并成一个更大的螺旋星系,像舞伴拥抱后融为一体。”
“孤独旁观者”:不规则星系的“角落发呆”
派对角落有个不规则星系(代号I1),形状像泼洒的颜料,没有旋臂也没有核心。光谱分析显示,它的气体含量是其他星系的1\/10,恒星年龄都在100亿年以上——“它像个‘退休老人’,见证了星系团的所有派对,现在躲在角落回忆往事,”小杨说,“它的存在证明,艾贝尔370的‘派对’已经持续了至少100亿年。”
四、引力透镜的“寻宝游戏”:寻找宇宙“婴儿星系”
艾贝尔370的“放大镜”不仅能扭曲像,还能放大极其遥远、暗弱的星系,帮天文学家寻找宇宙“婴儿期”的星系。2024年,团队启动了“宇宙考古计划”,用艾贝尔370当“时光机”,寻找120亿年前的星系“胚胎”。
“宝藏地图”:暗物质晕的“引力陷阱”
要找“婴儿星系”,得先知道哪里是引力透镜的“热点”。团队用超级计算机模拟艾贝尔370的暗物质晕,发现核心区域有个“引力陷阱”——那里的时空扭曲最强,能把背景星系的光放大20倍。“这像渔网捕鱼,”陈宇解释,“暗物质晕的‘网眼’越小(密度越高),捕到的‘鱼’(遥远星系)越多。”
“挖宝工具”:韦伯望远镜的“红外透视眼”
宇宙“婴儿星系”的光被星际尘埃遮挡,普通光学望远镜看不见,必须用韦伯望远镜的红外镜头“透视”。2024年3月,团队在“引力陷阱”里找到一个直径仅1000光年的星系,年龄约13亿年(宇宙年龄38亿年时),像颗刚发芽的种子。“它的恒星形成率是银河系的100倍,”小杨指着红外图像,“像宇宙婴儿在拼命吃奶(吸积气体),长得飞快。”
“宝藏惊喜”:发现“双生婴儿星系”
更惊喜的是,这个“婴儿星系”旁边还有个更小的伴星系,两者相距仅5000光年,像双胞胎。“它们可能诞生于同一个气体云,”陈宇推测,“就像地球上的双胞胎,宇宙也有‘星系双胞胎’。”这对“双生婴儿”的发现,让天文学家第一次观测到早期星系的“批量生产”,为“星系如何成群诞生”提供了样本。
五、科学家与“龙”的日常:观测、争吵与顿悟
研究艾贝尔370的日子并非一帆风顺,团队和“宇宙龙”“微笑弧”的相处,充满了科学家的日常:熬夜观测、数据争吵、灵光乍现的顿悟。
“龙鳞脱落”的恐慌
2023年冬