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。
簡介
根據(jù)廣義相對(duì)論，引力透鏡效應(yīng)就是當(dāng)背景光源發(fā)出的光在引力場(chǎng)（比如星系、星系團(tuán)及黑洞）附近經(jīng)過時(shí)，光線會(huì)像通過透鏡一樣發(fā)生彎曲。光線彎曲的程度主要取決于引力場(chǎng)的強(qiáng)弱。分析背景光源的扭曲，可以幫助研究中間做為“透鏡”的引力場(chǎng)的性質(zhì)。根據(jù)強(qiáng)弱的不同，引力透鏡現(xiàn)象可以分為強(qiáng)引力透鏡效應(yīng)和弱引力透鏡效應(yīng)。
一般從數(shù)學(xué)上來講，面質(zhì)量密度（κ）大于1的為強(qiáng)引力透鏡區(qū)域，小于1的為弱引力透鏡區(qū)域。在強(qiáng)透鏡區(qū)域一般可以形成多個(gè)背景源的像，甚至圓弧（又稱“愛因斯坦環(huán)”，阿爾伯特·愛因斯坦圓環(huán)），而弱透鏡區(qū)域則只產(chǎn)生比較小的扭曲。強(qiáng)透鏡方法通過對(duì)愛因斯坦環(huán)的曲率和多個(gè)像的位置的分析，可以估計(jì)測(cè)量透鏡天體質(zhì)量。弱透鏡方法通過對(duì)大量背景源像的統(tǒng)計(jì)分析，可以估算大尺度范圍天體質(zhì)量分布，并被認(rèn)為是現(xiàn)在宇宙學(xué)中最好的測(cè)量暗物質(zhì)的方法。
發(fā)現(xiàn)
1979年，天文學(xué)家觀測(cè)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)。
證明理論
引力透鏡效應(yīng)是阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對(duì)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(duì)引力透鏡效應(yīng)的觀測(cè)證明愛因斯坦的廣義相對(duì)論確實(shí)是引力的正確描述。
在有些情況下，起引力透鏡作用的天體是一個(gè)星系，它對(duì)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。研究引力透鏡對(duì)遙遠(yuǎn)類星體光線的影響，有助于解決關(guān)于宇宙年齡和宇宙當(dāng)前膨脹速率的爭(zhēng)論。
當(dāng)銀河系中一個(gè)暗天體正好在一較遠(yuǎn)恒星（如斐迪南·麥哲倫云中的一顆恒星）前經(jīng)過，使得它的像短暫增亮，就是較小規(guī)模的引力透鏡效應(yīng)。單個(gè)恒星造成的這種引力透鏡有時(shí)叫做“微透鏡（Microlensing）”。1993年，天文學(xué)家利用微透鏡效應(yīng)觀測(cè)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）。
應(yīng)用
由多國科學(xué)家共同完成的一項(xiàng)研究成果表明，利用引力透鏡效應(yīng)這一“宇宙放大鏡”，借助功能更為強(qiáng)大的天文望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家有可能觀測(cè)到宇宙中最早和最遙遠(yuǎn)的星系。
科學(xué)家們研究認(rèn)為，利用這一原理，用新型第三代寬視場(chǎng)照相機(jī)、哈勃空間望遠(yuǎn)鏡能夠觀測(cè)到在紅移8－10處一些最明亮的星系，相當(dāng)于年齡在650萬至480萬年間的早期宇宙。預(yù)計(jì)于2014年發(fā)射升空的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡不僅能觀測(cè)到相同紅移處更多較暗弱的星系，還能觀測(cè)到紅移更高的星系。下一代大型望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃，例如中國正在參與初期建設(shè)的國際三十米望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，有望使科學(xué)家們可以更好地了解這些遙遠(yuǎn)星系的星族特征及內(nèi)部動(dòng)力學(xué)過程。
科學(xué)家們提出，對(duì)遙遠(yuǎn)星系流量的測(cè)量和計(jì)數(shù)，很可能會(huì)由于前景星系的放大效應(yīng)而被顯著扭曲。在處理未來的中國空間站工程巡天望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)時(shí)這將是一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素。沿著這條路，下一代望遠(yuǎn)鏡將有可能為人類提供更精細(xì)的圖片，來解釋諸如宇宙誕生初期銀河系這樣的結(jié)構(gòu)如何形成的問題。
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