當愛麗斯夢遊仙境遇上愛因斯坦

 一百年前,愛因斯坦發表了他的廣義相對論,這是本世紀最重要的科學成就。廣義相對論指出,物質把它所身處的時空扭曲,因此,大質量物體能使時空產生顯著的彎曲,當光線在這個區域行進時,會產生可觀測的光線偏折現象。廣義相對論在一次日全食中首次被驗證:一顆太陽背後不可見的恆星所發出的星光,經過太陽附近的彎曲時空,光線路徑被偏折向地球,使我們看得見它,而偏折的角度與相對論的預測一致。

  天文學家把這個光線偏折的現象稱為重力透鏡,而這個現象更可幫我們測量極之遙遠的星系或星系團的性質。若不了解重力透鏡,即使手上有最厲害的望遠鏡也沒法分析。

  微笑猫(Cheshire Cat)星系團的觀測結果展示出一百年前的相對論如何在現今帶給我們新發現。天文學家給這個星系團命名為微笑猫,正是因為它看起來像是帶著笑臉一樣。照片中的部份特徵是來自於遙遠星系的光線被大質量所彎曲而成,這些質量主要來自於只有重力作用的暗物質。

 特別地指出,這些扭曲時空的質量的位置主要在微笑猫的兩隻眼睛和鼻子處。幾條呈現出臉形的弧線正是眼睛後方的四個星系的光線彎曲而成。這些輪廓是照片中的可見光部份,由哈勃太空望遠鏡所拍攝。

  微笑猫中每一隻眼睛都是各自所在的星系團中最亮的星系,這兩個星系團正以每小時48萬公里的速度互相靠近。照片中紫色區域是錢德拉X射線望遠鏡的觀測數據,顯示出被加熱至數百萬度的高溫氣體。這些數據同時指出微笑猫左邊的眼睛存在著一個活躍的超大質量黑洞。

 微笑猫星系團的兩隻眼睛將在數十億年後相撞并合併,形成一個超大星系和數十個小星系的一個星系團。在那個時候,也許微笑猫星系團將改名為獨眼巨人星系團。◇ 李仕卿