詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的“爱因斯坦环”——迄今为止观测到最遥远的引力透镜。詹姆斯·韦伯太空望远镜拍到了一张令人惊叹的图像——完美的爱因斯坦环，这也是迄今为止探测到的最遥远的引力透镜天体。

在詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）“最大区域巡天项目”之一——宇宙网（COSMOS-Web）里，发现了一个位于遥远的致密星系周围的爱因斯坦环。这是迄今为止发现的距离最远的引力透镜天体，距地球数百亿光年之遥。（图片来源：P. van Dokkum等人，天文学杂志，2023年）

由詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的照片展示了有史以来距离最远的“爱因斯坦环”。这个打破纪录的弯曲光环，位于极遥远的210亿光年之外，异常完美，环绕着一个神秘的致密星系。

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），是迄今为止最大、最强大的太空望远镜。

“爱因斯坦环”是一种极罕见的引力透镜天体，爱因斯坦的相对论最早预测了其存在。一个大质量前景天体——如星系团或黑洞，其巨大的引力会使周围的时空弯曲，这就是引力透镜；当更远处的天体——如星系或超新星的光，穿过这个弯曲的时空时，从地球上看去就是扭曲的。

天体的光穿过透镜会被放大，类似放大镜的工作原理。天文学家能借此更详尽地研究遥远的天体。

大多数受引力透镜效应影响的天体，只围绕前景天体形成弧形或部分环形。但真正的爱因斯坦环会在前景天体周围形成一个完整的圆环，这只能在背景天体、前景天体和观察者在一条直线上完美对齐时才可能发生。

图示展示了时空曲率如何导致引力透镜效应。（图片来源：NASA，ESA和L. Calçada）

在9月14日上传到arXiv（论文预印本网站）并发表在《自然天文学》杂志上的一项新研究中，研究人员在宇宙网（COSMOS-Web）巡天中发现了一个新的奇异的圆形爱因斯坦环，命名为JWST-ER1。宇宙网巡天是通过詹姆斯·韦伯太空望远镜持续200小时的观测，捕捉到的超过50万个星系的详细星图。

由NASA的哈勃望远镜拍摄的一组不完整的或接近完美的爱因斯坦环图像。为了获得一个完美的圆环，背景天体、前景天体和观察者必须完美对齐。（图片来源：NASA）

JWST-ER1有两部分：JWST-ER1g，在前景中作为透镜的致密星系；以及JWST-ER1r，来自更遥远星系的光，形成了这个明亮的环。JWST-ER1g距离地球约170亿光年，而JWST-ER1r则再远40亿光年。根据BigThink.com之前的报道，截止当时，最遥远的透镜天体距离地球约147亿光年（尽管宇宙本身的年龄估计约为137亿年，但宇宙的持续膨胀意味着，最古老的天体发出的光必须旅行得更远，才能到达我们的望远镜）。

多亏了JWST-ER1的完整光环，研究人员通过观察透镜星系扭曲了多少周围的时空，计算出了该星系的质量——相当于约6500亿个太阳，相对该星系的大小来说，这个密度异常地大。其中一部分质量可以用暗物质来解释——这种神秘、不可见的物质占宇宙中所有物质的85%左右。但即便如此，根据研究人员的计算，也不太可能有足够的星体来解释该星系剩余的质量。

研究人员在论文中写道：“需要额外的质量来解释这个透镜效应的结果”。但目前尚不清楚那是什么。

完整的爱因斯坦环JWST-ER1，是迄今为止发现的距离我们最远的引力透镜天体。（图片来源：NASA/詹姆斯·韦伯太空望远镜/van Dokkum等人）

曾经我们也探测到过同样古老且致密的星系，说明这些古老的恒星工厂之间存在一些共通之处，使它们质量如此之大。一个解释是，这些星系潜藏的暗物质远超预期，另一个理论则认为，比起年轻的星系，这些星系中潜伏了更多小质量的恒星。这都需要更多工作来进一步探究。

这还不是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）发现的第一个真正的爱因斯坦环。2022年9月，在距地球大约120亿光年的JO418星系，一个Reddit用户就发现了一个完美的圆形光环，环绕在一个较近星系的引力透镜周围。

位于JO418星系的一个近乎完美的爱因斯坦环。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）拍摄。

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）还利用引力透镜效应拍到了有史以来探测到的最远的恒星，和宇宙中最古老的星系之一。

埃兰迪尔（Earendel），迄今为止所发现的最遥远的恒星，距我们有280亿光年。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）拍摄。

梅西星系（Maisie's Galaxy），最古老的星系之一，在宇宙大爆炸3.9亿年后出现。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）拍摄。

BY:Harry Baker

FY:桔子酱

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