一座蓝色棒旋星系占据画面,旋臂展开得很漂亮。但这次哈勃观测真正要找的目标,躲在右下角。那里有一座偏红的星系,以及绕着它出现的蓝色弧。

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图片:Image Credit: NASA, ESA, and X. Huang (University of San Francisco); Processing: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America) · 原始页面

NASA 的详细解读把那组结构称作一对弧与反弧。它们是同一座背景星系的两个像:一条较大,另一条较小而且翻转,分别出现在前景椭圆星系的两侧。

一座星系,为什么看见两次

前景天体的质量使时空弯曲,远处星系的光经过附近时,路径也跟着弯。当前后天体与我们碰巧排得合适,背景的光就可能被放大、拉长,甚至分成多个像。这就是引力透镜。它没有玻璃镜片,起作用的是质量。

因此,照片里的两道弧不能直接数成两座不同星系。也不能因为中央棒旋星系最显眼,就把它当成产生右下角透镜的天体。那组透镜有自己的前景星系与背景星系。

从弯曲里称质量

光弯得多厉害,与前景物质如何分布有关。研究者用透镜模型分析弧的形状,约束前景星系的总质量,再与可见物质比较,研究暗物质的贡献。暗物质并没有在照片里被涂成某一种颜色;它通过引力效应留下线索。

哈勃正在为 Nancy Grace Roman 空间望远镜准备这类样本。哈勃可以细看单个目标,Roman 的大视场则适合搜集更大的透镜样本;研究者用哈勃清晰的图像建立分析工具,也计划让它跟进 Roman 找到的有趣目标。这是调查计划与方法,不能写成 Roman 已经完成了这些观测。

再回到照片,把最显眼的大星系先放在一边,放大右下角寻找一大一小的蓝弧。读懂一张天文图片,有时要先学会不被主角般的外表带走。