在發(fā)現(xiàn)了這樣一個罕見的“雙類星體”之后,望遠鏡這頭的天文學家丹尼斯·沃爾什(Dennis Walsh)和鮑勃·卡斯韋爾(Bob Carswell),立即叫來他們的同事雷·韋曼(Ray Weymann)來共同研究這個古怪的天文現(xiàn)象。他們很快發(fā)現(xiàn),這兩個類星體的光譜結構完全相同。這意味著0957+561實際上并不是一個雙類星體,而是單個類星體的雙重影像——一種由于中途星系(當初還未被發(fā)現(xiàn))的透鏡行為所產生的影像復制現(xiàn)象。12見圖4—3。

茲維基是正確的——星系確實是出色的引力透鏡。而他也同樣正確

的預見到,這種透鏡在產生漂亮的圖片之外,還有更廣泛和深刻的作用。

引力透鏡

由物體質量引起的光線偏折,是一種真正意義上的透鏡效應。通過它我們可以掃描天空并尋找暗物質和暗能量存在的跡象。引力透鏡有可能成為探索宇宙不可見成分的關鍵一環(huán),并由此引起一場新的科技革命。這是一種前所未有的強大望遠鏡——愛因斯坦望遠鏡。

愛因斯坦望遠鏡的核心部分就是鏡頭,它可以簡單到一個大型物體,如恒星或黑洞,也可以復雜到一個星系,并依靠多個鏡頭的組合產生艷麗奇幻、千變萬化的圖像。但它們的基本原理是相同的:由質量的具體分布確定時空透鏡,并使光線發(fā)生相應的偏轉。鏡頭的幾何特征——形狀和大小——決定了對通行光線的影響。

如果我們知道透鏡的細節(jié)——即由物質或能量分布引起的精確時空曲率——就可以預見光線行進的路線。在用廣義相對論對日食觀測數(shù)據進行理論預言時,愛因斯坦用已知的太陽質量,計算了從一個遙遠恒星發(fā)出的光線在經過太陽邊緣時會沿著什么樣的路線傳播。

但是,在大多數(shù)情況下我們關心的正是透鏡本身。引力透鏡作為一種宇宙學的研究工具,其能力在于它只對質量敏感——無所謂暗物質還是常規(guī)物質。無論是發(fā)出強光的物質,還是幾乎不發(fā)光甚至完會黑暗的物質,其效果都是單一且相同的。物質的數(shù)量——即質量——和它的分布是唯一能決定透鏡幾何特征的因素。因此,愛因斯坦望遠鏡所賦予我們的,是一種描述宇宙中質量成分的能力。