03.02 哈勃望遠鏡的工作原理是什麼?

dongziameng


根據最近一項刊載於《自然天文學》(Nature Astronomy)雜誌上的研究,這一紀錄已經被刷新到90億光年。由於恆星的尺寸很小,亮度較低,並且望遠鏡的分辨率是有限的,在正常情況下,哈勃太空望遠鏡只能識別出1億光年內的單顆恆星。除了具有極高亮度的超新星爆發之外,哈勃不可能觀測到這麼遠的恆星。那麼,此次哈勃又是如何分辨出90億光年之外的恆星呢?

這要得益於廣義相對論的一大預言:引力透鏡效應。任何有質量的物體都會導致周圍的空間發生彎曲,質量越大,這種效應越明顯。如果在我們的觀測方向上有一個巨大的質量體,那麼,遠方的星光在經過該質量體附近時將會被彎曲,這個質量體就像宇宙中的天然望遠鏡一樣能夠放大遙遠的背景圖像,這就是引力透鏡效應。不過,這種現象並不多見,只有當天體對準時才行。

在這項研究中,天文學家發現了一個距離我們50億光年的星系團——MACS J1149+2223,它擁有巨大的質量,能夠強烈彎曲周圍空間。而在其後方40億光年的地方有一顆恆星發出的光剛好經過這個星系團附近,引力透鏡效應把背景恆星放大了兩千倍,所以哈勃可以直接分辨出它。這一發現非常幸運,在2011年的時候天體還沒有對準,無法看到這顆恆星,直到2016年才剛好看到它。

2011年和2016年的對比圖/Credit: NASA

這顆遙遠的恆星被命名為MACS J1149 Lensed Star 1(LS1),這是一顆藍超巨星,它發出的光經過90億年的太空旅行才傳播到地球上。當年LS1在發出我們現在所看到的光時,太陽系還沒有形成,距離宇宙誕生已過去48億年。但由於空間的膨脹,目前這顆恆星已經退行到距離我們143億光年的地方。不過,考慮這顆恆星的質量巨大,它早已爆發成超新星,目前已經消失在宇宙中。

參考論文:P. L. Kelly, J. M. Diego, B. J. Weiner, Extreme magnification of an individual star at redshift 1.5 by a galaxy-cluster lens, Nature Astronomy 2018, 2, 334-342.


火星一號


哈勃望遠鏡不是普通的望遠鏡,它是射電望遠鏡。內部設有電子光圈和電子聚焦,也就是用電場來控制電子束的加速和聚焦。因為光也是電子波,所以不能用普通的望遠鏡來解釋,完全是不同的概念。


分享到:


相關文章: