重力透鏡

入射電磁波經過星球附近會發生偏折，其偏角正比於該星球的質量，且匯聚在遠側的焦點處。它並沒有單一的焦點，而是一根從最小焦距延伸到無窮遠的焦線。這種透鏡的增益正比於星球的質量，反比于波長。當λ=1mm時，太陽透鏡從原理上能給出多於80dB的增益。若有位於焦線上的太空梭載有80dB增益的天線，則總的增益為160dB，等效為1億個80dB增益的天線單元所組成的陣列。

馬賽天體物理實驗室天文學家吉恩-保羅-內布和海德爾堡大學天文學家希斯利-法勒帶領歐洲的一組天文學家，對哈勃望遠鏡的高級巡天照相儀發回的數據進行了分析。根據高級巡天照相儀的高清晰圖像，並輔以廣泛的地面跟蹤觀測，天文學家們鑒定出了67個強大的重力透鏡星系。這些重力透鏡星系是在橢圓或透鏡形的超大質量星系周圍發現的，並表現出了極少量沒有旋臂或螺旋盤的氣體和塵埃。大質量星系能產生強大的透鏡作用，儘管這比以前哈勃望遠鏡觀測到的普通巨型"弧形"重力透鏡星系要普遍得多，但是它們很難被發現，因為它們遍布的區域小且形狀多種多樣。

從遙遠星系射向我們的光在遇到屆於星系與我們之間的大質量物體后，會被放大和扭曲，這種現象就叫重力透鏡化。一般而言，我們無法觀測早期宇宙，而這些重力透鏡就常常使得天文學家們得以對早期宇宙進行探測和研究，並有機會探測星系透鏡周圍的暗物質分佈。透鏡化的大質量物體通常是龐大的大質量星系團。在這67個重力透鏡星系中，令人印象最深刻的透鏡表現出了一或兩個背景星系扭曲和變形的光。其中至少4個透鏡產生了愛因斯坦環，這種背景星系的完整圓形圖像的形成非常難得，它是當背景星系、大質量前景星系和哈勃太空望遠鏡完美排成一行時形成的。吉恩-保羅-內布說:"典型的例子是，我們可以看到，重力透鏡能在星系團周圍產生一系列明亮的弧或點。如今，我們在地球上觀測到的是單個超大質量星系周圍發生的一切。"

為了發現這些不可思議的天然透鏡，天文學家們遵循了一個特殊的程序。首先，從包括200萬個或以上星系的星系目錄中鑒定出可能的星系。然後，用肉眼仔細觀察每個底片自動測量儀圖像，確定任何可能是重力透鏡的星系。最後，進行檢查，看看前景星系與透鏡星繫到底是真的不同的兩個星系，還是僅僅是一個星系的兩種不同形狀。吉恩-保羅-內布說:"根據人類肉眼鑒定的重力系統樣品，我們目前計劃使用這些透鏡樣品來訓練機器人軟體，以在整個哈勃圖像檔案庫中找出更多的透鏡星系，並在底片自動測量儀領域中發現更多強大的透鏡化系統。"一旦天文學家們發現了更多數量的強大透鏡星系，他們就可以進行宇宙間的星系質量大普查，並以此檢驗宇宙論模型的預測。

德國天文物理學科學家羅伯特-科什納表示這一發現對於天文學研究來說意義重大，他說:"這一發現證實了科學家們此前很多的猜測，讓人們了解到宇宙中第一顆行星是什麼時候才開始發光的。"科學家們發現這一新發現的星系的跨度只有2000光年，比我們的銀河系要小的多，銀河系的直徑達到了10萬光年。羅伯特-科什納指出:"宇宙學家們認為早期星系所包含的恆星同構成現在星系的恆星是有很大區別的，而天體物理學家們則認為黑暗時期以後構成星系的恆星大體相同。"黑暗時期指的是137億年前宇宙大爆炸開始到第一顆行星開始發光的這段時間，如今還沒有人知道黑暗時期到底持續了多長時間。

早在1915年，愛因斯坦就曾公開預言，光線經過重大的力場時會發了偏移。在地球和類星體之間一定存在著一個我們看不到的，且有著巨大質量的天體，當類星體發出的光經過這個天體時，由於天體的引力，使得光線偏轉，從而使得地球上的人們看到同一類星體的兩個像。人們稱這樣的天體為重力透鏡。

這張美麗的雙魚座星野影像，是名為高效能相機的高速、靈敏數位偵測器所拍攝的，這部望遠鏡位在智利、賽羅、托洛羅 (Cerro Tololo)的美洲天文台。在原始的影像中，天文學家並沒有注意到右下角白圈內這群星系，直到分析這群星系所造成的微細重力效應后，才發現了這15個距離我們30億光年的星系之蹤跡。根據愛因斯坦廣義相對論的預測，這個星團的巨大質量會產生很像透鏡的效應，把它們後方背景星系所發出的光會聚起來，併產生許多形狀非常奇特的幻影。用電腦去分析高效能相機所看到背景星系變形的程度，天文學家發現這部份星空大尺度的質量分佈非常不均勻，大部份集中在很小的區域內，而這個區域也正好是星團的所在。這也是天文學家首次靠天體的質量，而非它們所發出的光，證實了天體的存在。