當(dāng)我們仰望星空時，那些閃爍的光點(diǎn)背后，可能隱藏著跨越時空的驚人秘密。最近，天文學(xué)家在觀測牧夫座方向時，發(fā)現(xiàn)了一組看似五個完全相同的星系，這一發(fā)現(xiàn)不僅挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)認(rèn)知，更揭示了宇宙中一種獨(dú)特的物理現(xiàn)象——強(qiáng)引力透鏡效應(yīng)。

這組被觀測到的天體位于距離地球約117億光年的位置，其發(fā)出的光線需要穿越漫長的時間才能抵達(dá)地球。這意味著我們看到的景象，實(shí)際上是這些星系在117億年前的模樣。最初，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在光學(xué)和近紅外波段捕捉到了五個形態(tài)、光譜特征高度相似的天體信號，引發(fā)了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。然而，僅憑哈勃的觀測數(shù)據(jù)，科學(xué)家們無法確定這些“多胞胎”星系的真實(shí)成因。

為了揭開這一謎團(tuán)，研究團(tuán)隊(duì)動用了位于智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）。與哈勃望遠(yuǎn)鏡不同，ALMA能夠探測波長更長的毫米波和亞毫米波，這是研究遙遠(yuǎn)星系氣體成分、確認(rèn)天體真實(shí)身份的理想波段。通過高靈敏度的光譜成像觀測，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這五個天體的紅移值完全一致，均為z=5.3。

進(jìn)一步的分析表明，這并非宇宙中真的存在五個一模一樣的星系，而是單一原始星系通過引力透鏡效應(yīng)形成的多重像。其背后是一個質(zhì)量巨大的星系團(tuán)，充當(dāng)了“宇宙放大鏡”的角色。科學(xué)家解釋，這是一種典型的強(qiáng)引力透鏡現(xiàn)象，遠(yuǎn)超常規(guī)弱引力透鏡的成像效果。弱引力透鏡通常僅能讓天體輕微變形，而此次的強(qiáng)引力透鏡通過大質(zhì)量星系團(tuán)的引力扭曲，將單一星系的光線偏折成五個不同方向的像，形成了視覺上的“五胞胎”奇觀。

這種現(xiàn)象的原理在于，星系團(tuán)的總質(zhì)量高達(dá)太陽質(zhì)量的數(shù)千億倍，其產(chǎn)生的強(qiáng)大引力會將周圍的時空嚴(yán)重扭曲。當(dāng)遙遠(yuǎn)星系的光線穿過這片扭曲的時空時，傳播路徑會被彎折。如果觀測角度合適，就會在不同位置形成多個相同的像，因此被稱為“宇宙的哈哈鏡”。

為了量化這個“宇宙放大鏡”的引力強(qiáng)度，科學(xué)家利用觀測數(shù)據(jù)建立了引力透鏡理論模型。結(jié)果顯示，該星系團(tuán)的引力場將原始星系的光線偏折了超過30角秒，形成的五個像在天球上的跨度達(dá)到了1.2角分。作為對比，我們眼中滿月的視直徑大約為30角分，這意味著這五個“復(fù)制星系”的分布范圍相當(dāng)于滿月直徑的1/25。

這一發(fā)現(xiàn)表明，早期宇宙中的強(qiáng)引力透鏡現(xiàn)象并非罕見。在某些情況下，大質(zhì)量星系團(tuán)能通過極端的時空扭曲形成多重復(fù)像。這不僅不會讓我們誤解宇宙的“真實(shí)性”，反而為觀測遙遠(yuǎn)的原始星系提供了天然助力。這種天然的“宇宙放大鏡”，為解釋“早期宇宙星系如何形成演化”這一問題提供了重要線索。

目前，科學(xué)家尚不清楚這種強(qiáng)引力透鏡形成多重復(fù)像的具體概率。相關(guān)研究仍在進(jìn)行中，未來通過韋伯望遠(yuǎn)鏡和ALMA的協(xié)同觀測，或許能更清晰地描繪出早期宇宙的時空結(jié)構(gòu)和星系演化圖景。