为什么说扭曲空间爱因斯坦环星系形成于 90 亿年前宇宙婴儿潮？有哪些依据？
要理解为什么说“扭曲空间爱因斯坦环星系”（这里更准确的说法应该是“爱因斯坦环”或“引力透镜效应形成的光弧”），以及它与“90 亿年前宇宙婴儿潮”的联系，我们需要把这个问题拆解开，一层层剥开它背后的科学原理。
首先，我们得澄清一个概念。“扭曲空间”这个说法，虽然听起来很酷，但它本质上是对爱因斯坦广义相对论的一个通俗化的描述。广义相对论告诉我们，引力不是一种力，而是由物质和能量造成的时空弯曲。物体沿着弯曲的时空路径运动，我们将其解读为受到引力作用。所以，“扭曲空间”本身并不是一个具体的天体，而是描述引力如何影响时空状态的。
那么，“爱因斯坦环”又是怎么回事呢？这个名称本身就包含了关键线索。它来源于爱因斯坦的广义相对论，更具体地说，是 引力透镜效应 的一个特殊表现。
什么是引力透镜效应？
想象一下，你不是在看玻璃透镜，而是看一个巨大的、看不见的引力源（比如一个星系团或者一个超大质量的黑洞）。当遥远的光线（比如来自一个遥远星系的光）穿过这个引力源附近时，由于时空的弯曲，光线的路径会被“弯折”，就像穿过光学透镜一样。
这意味着什么呢？
1. 放大：原本非常暗淡、我们无法直接观测到的遥远天体，通过引力透镜效应会被放大，变得更加明亮，甚至我们才能观测到它们。
2. 扭曲：光线的路径被弯曲，使得我们看到的遥远天体的图像被扭曲，可能会出现多个影像、弧形或环形。
3. 成像：如果遥远光源、引力透镜和观测者（地球上的望远镜）恰好排列在一条直线上，那么来自遥远光源的光线会被引力透镜均匀地弯曲，最终形成一个围绕引力透镜的 圆形光环。这就是我们所说的 爱因斯坦环。
为什么说它形成于“90 亿年前的宇宙婴儿潮”？
这里的“90 亿年前的宇宙婴儿潮”是一个相对的比喻，用来描述宇宙早期星系形成的活跃时期。
1. 形成爱因斯坦环的条件：要形成一个完美的爱因斯坦环，需要两个至关重要的天体：
引力透镜：这是一个质量巨大的天体，通常是一个星系团，也可能是单个超大质量的星系。
被透镜化的光源：这是一个位于透镜天体后方非常遥远的星系，它的光线被透镜天体弯曲。
2. “90 亿年前”的含义：当我们在宇宙中观测到爱因斯坦环时，我们看到的是来自遥远星系的光，这些光穿越了漫长的时间和空间才到达我们这里。如果这个被透镜化的星系的光线显示出它是“90 亿年前”形成的，那么这意味着：
被透镜化的星系本身：那个遥远的星系，在它发出这些光线的时候，宇宙的年龄大约是现在的 90 亿年前。
宇宙的尺度：90 亿年前，宇宙的年龄大约是（138亿 90亿）= 48 亿年。这个时期，宇宙经历了大规模的星系形成和演化。大量的星系在碰撞、合并，形成了更大、更重的结构，比如我们现在观测到的很多星系团。
3. “宇宙婴儿潮”的联系：
星系的活跃期：在宇宙历史的早期阶段，从几十亿年到一百多亿年前，是宇宙中星系形成最频繁、最活跃的时期。大量的年轻、质量相对较小的星系都在快速形成和演化，并开始聚集形成更大的结构。
形成星系团的背景：爱因斯坦环通常是由质量巨大的 星系团 作为引力透镜形成的。而星系团正是通过早期宇宙中无数个小星系的引力吸引、碰撞、合并才逐渐形成的。因此，我们观测到的很多用于构成爱因斯坦环的“透镜”星系，它们的形成和演化就发生在“90 亿年前”这个宇宙活跃时期。
观测的“滞后性”：我们看到的是90亿年前的那个星系发出的光。而那个光线经过的引力透镜（可能也是那个时期形成的星系团），它的质量分布和光线弯曲效应，帮助我们看到了那个遥远星系被扭曲的影像。
所以，这里的“90 亿年前宇宙婴儿潮”可以这样理解：
当我们观测到一个爱因斯坦环时，它之所以能够被我们观测到，是因为有两类天体在特定的位置上：一个质量巨大的“透镜”天体（通常是星系团），以及它后面一个被透镜化的遥远星系。
那个被透镜化的遥远星系：它发出光线时，宇宙的年龄大约是90亿年前。这意味着我们看到的它是90亿年前的样子。
引力透镜（星系团）：而形成这个透镜效应的“透镜”天体，它本身很可能也是在“90 亿年前”或更早的宇宙早期，通过大量小星系的合并和聚集，成长为一个质量巨大的结构。
因此，爱因斯坦环之所以能够被“捕捉”到，并且其形成过程与“90 亿年前的宇宙婴儿潮”联系起来，是因为：
1. 引力透镜的质量：形成爱因斯坦环所需的强大引力透镜，通常是星系团。而星系团的形成和壮大，正是发生在宇宙早期，经历过“婴儿潮”时期，无数星系聚集、碰撞、演化而来的。
2. 被透镜化星系的距离：我们能够观测到爱因斯坦环，是因为后面有一个非常遥远的星系，而这个星系之所以让我们能看到它，是因为前面有质量巨大的透镜。当这个遥远星系的光显示其形成于90亿年前时，这恰恰是我们能够探测到引力透镜效应的典型案例，也反映了那个时期的宇宙星系形成活跃度。
具体的依据又是什么呢？
红移测量（Redshift Measurement）：这是最直接的依据。我们观测到的天体，包括作为引力透镜的星系（团）以及被透镜化的遥远星系，它们的红移值是可以被精确测量的。红移值与天体的距离以及它们的光线发出的时间有关。通过测量被透镜化星系的红移，我们可以得知它发出的光是在宇宙年轻（例如90亿年前）的时候发出的。
光谱分析（Spectroscopic Analysis）：通过分析天体的光谱，我们可以了解其化学成分、温度、年龄等信息。对被透镜化的星系进行光谱分析，可以确定其形成和演化的年龄。
引力透镜模型的建立：天文学家会根据观测到的光弧或环形结构，利用引力透镜理论和模型，推算出透镜天体的质量分布以及被透镜化星系的原始位置和形状。这些模型反过来也验证了引力透镜效应的正确性。
对宇宙早期星系形成的研究：天文学家通过哈勃望远镜、詹姆斯·韦伯空间望远镜等先进设备，对宇宙早期（包括90亿年前前后）的星系形成和演化进行了大量观测和研究。这些研究表明，那个时期是星系形成最活跃的阶段，大量的星系在聚集和形成结构。
一个形象的例子：
想象一下，你在一个房间里，前面有一个巨大的玻璃球（星系团）。你看到玻璃球后面远处有一盏灯（遥远的星系）。如果灯、玻璃球和你的眼睛恰好排成一条直线，你就会看到灯光被玻璃球扭曲，形成一个围绕玻璃球的光环。
玻璃球：它本身在房间的形成过程中（早期宇宙）就已存在，并且体积和质量都很大，能起到透镜作用。
灯：这盏灯在你开始观察它时，它已经亮了很久，它发出的光告诉你它是在很久以前（90亿年前）就被启动的。
所以，“扭曲空间爱因斯坦环星系形成于90亿年前宇宙婴儿潮”这句话，是在描述这样一种天文现象：我们观测到的由引力透镜效应产生的特殊形貌（爱因斯坦环），其中被透镜化的那个遥远星系，它的光是来自90亿年前的宇宙。而形成这个透镜效应所需的“透镜”天体（星系团），它的形成过程也与那个时期宇宙星系形成活跃的“婴儿潮”密切相关。这是一个关于引力、光线、时空以及宇宙演化的精彩证明。
首先，我们得澄清一个概念。“扭曲空间”这个说法，虽然听起来很酷，但它本质上是对爱因斯坦广义相对论的一个通俗化的描述。广义相对论告诉我们，引力不是一种力，而是由物质和能量造成的时空弯曲。物体沿着弯曲的时空路径运动，我们将其解读为受到引力作用。所以，“扭曲空间”本身并不是一个具体的天体，而是描述引力如何影响时空状态的。
那么，“爱因斯坦环”又是怎么回事呢？这个名称本身就包含了关键线索。它来源于爱因斯坦的广义相对论，更具体地说，是 引力透镜效应 的一个特殊表现。
什么是引力透镜效应？
想象一下，你不是在看玻璃透镜，而是看一个巨大的、看不见的引力源（比如一个星系团或者一个超大质量的黑洞）。当遥远的光线（比如来自一个遥远星系的光）穿过这个引力源附近时，由于时空的弯曲，光线的路径会被“弯折”，就像穿过光学透镜一样。
这意味着什么呢？
1. 放大：原本非常暗淡、我们无法直接观测到的遥远天体，通过引力透镜效应会被放大，变得更加明亮，甚至我们才能观测到它们。
2. 扭曲：光线的路径被弯曲，使得我们看到的遥远天体的图像被扭曲，可能会出现多个影像、弧形或环形。
3. 成像：如果遥远光源、引力透镜和观测者（地球上的望远镜）恰好排列在一条直线上，那么来自遥远光源的光线会被引力透镜均匀地弯曲，最终形成一个围绕引力透镜的 圆形光环。这就是我们所说的 爱因斯坦环。
为什么说它形成于“90 亿年前的宇宙婴儿潮”？
这里的“90 亿年前的宇宙婴儿潮”是一个相对的比喻，用来描述宇宙早期星系形成的活跃时期。
1. 形成爱因斯坦环的条件：要形成一个完美的爱因斯坦环，需要两个至关重要的天体：
引力透镜：这是一个质量巨大的天体，通常是一个星系团，也可能是单个超大质量的星系。
被透镜化的光源：这是一个位于透镜天体后方非常遥远的星系，它的光线被透镜天体弯曲。
2. “90 亿年前”的含义：当我们在宇宙中观测到爱因斯坦环时，我们看到的是来自遥远星系的光，这些光穿越了漫长的时间和空间才到达我们这里。如果这个被透镜化的星系的光线显示出它是“90 亿年前”形成的，那么这意味着：
被透镜化的星系本身：那个遥远的星系，在它发出这些光线的时候，宇宙的年龄大约是现在的 90 亿年前。
宇宙的尺度：90 亿年前，宇宙的年龄大约是（138亿 90亿）= 48 亿年。这个时期，宇宙经历了大规模的星系形成和演化。大量的星系在碰撞、合并，形成了更大、更重的结构，比如我们现在观测到的很多星系团。
3. “宇宙婴儿潮”的联系：
星系的活跃期：在宇宙历史的早期阶段，从几十亿年到一百多亿年前，是宇宙中星系形成最频繁、最活跃的时期。大量的年轻、质量相对较小的星系都在快速形成和演化，并开始聚集形成更大的结构。
形成星系团的背景：爱因斯坦环通常是由质量巨大的 星系团 作为引力透镜形成的。而星系团正是通过早期宇宙中无数个小星系的引力吸引、碰撞、合并才逐渐形成的。因此，我们观测到的很多用于构成爱因斯坦环的“透镜”星系，它们的形成和演化就发生在“90 亿年前”这个宇宙活跃时期。
观测的“滞后性”：我们看到的是90亿年前的那个星系发出的光。而那个光线经过的引力透镜（可能也是那个时期形成的星系团），它的质量分布和光线弯曲效应，帮助我们看到了那个遥远星系被扭曲的影像。
所以，这里的“90 亿年前宇宙婴儿潮”可以这样理解：
当我们观测到一个爱因斯坦环时，它之所以能够被我们观测到，是因为有两类天体在特定的位置上：一个质量巨大的“透镜”天体（通常是星系团），以及它后面一个被透镜化的遥远星系。
那个被透镜化的遥远星系：它发出光线时，宇宙的年龄大约是90亿年前。这意味着我们看到的它是90亿年前的样子。
引力透镜（星系团）：而形成这个透镜效应的“透镜”天体，它本身很可能也是在“90 亿年前”或更早的宇宙早期，通过大量小星系的合并和聚集，成长为一个质量巨大的结构。
因此，爱因斯坦环之所以能够被“捕捉”到，并且其形成过程与“90 亿年前的宇宙婴儿潮”联系起来，是因为：
1. 引力透镜的质量：形成爱因斯坦环所需的强大引力透镜，通常是星系团。而星系团的形成和壮大，正是发生在宇宙早期，经历过“婴儿潮”时期，无数星系聚集、碰撞、演化而来的。
2. 被透镜化星系的距离：我们能够观测到爱因斯坦环，是因为后面有一个非常遥远的星系，而这个星系之所以让我们能看到它，是因为前面有质量巨大的透镜。当这个遥远星系的光显示其形成于90亿年前时，这恰恰是我们能够探测到引力透镜效应的典型案例，也反映了那个时期的宇宙星系形成活跃度。
具体的依据又是什么呢？
红移测量（Redshift Measurement）：这是最直接的依据。我们观测到的天体，包括作为引力透镜的星系（团）以及被透镜化的遥远星系，它们的红移值是可以被精确测量的。红移值与天体的距离以及它们的光线发出的时间有关。通过测量被透镜化星系的红移，我们可以得知它发出的光是在宇宙年轻（例如90亿年前）的时候发出的。
光谱分析（Spectroscopic Analysis）：通过分析天体的光谱，我们可以了解其化学成分、温度、年龄等信息。对被透镜化的星系进行光谱分析，可以确定其形成和演化的年龄。
引力透镜模型的建立：天文学家会根据观测到的光弧或环形结构，利用引力透镜理论和模型，推算出透镜天体的质量分布以及被透镜化星系的原始位置和形状。这些模型反过来也验证了引力透镜效应的正确性。
对宇宙早期星系形成的研究：天文学家通过哈勃望远镜、詹姆斯·韦伯空间望远镜等先进设备，对宇宙早期（包括90亿年前前后）的星系形成和演化进行了大量观测和研究。这些研究表明，那个时期是星系形成最活跃的阶段，大量的星系在聚集和形成结构。
一个形象的例子：
想象一下，你在一个房间里，前面有一个巨大的玻璃球（星系团）。你看到玻璃球后面远处有一盏灯（遥远的星系）。如果灯、玻璃球和你的眼睛恰好排成一条直线，你就会看到灯光被玻璃球扭曲，形成一个围绕玻璃球的光环。
玻璃球：它本身在房间的形成过程中（早期宇宙）就已存在，并且体积和质量都很大，能起到透镜作用。
灯：这盏灯在你开始观察它时，它已经亮了很久，它发出的光告诉你它是在很久以前（90亿年前）就被启动的。
所以，“扭曲空间爱因斯坦环星系形成于90亿年前宇宙婴儿潮”这句话，是在描述这样一种天文现象：我们观测到的由引力透镜效应产生的特殊形貌（爱因斯坦环），其中被透镜化的那个遥远星系，它的光是来自90亿年前的宇宙。而形成这个透镜效应所需的“透镜”天体（星系团），它的形成过程也与那个时期宇宙星系形成活跃的“婴儿潮”密切相关。这是一个关于引力、光线、时空以及宇宙演化的精彩证明。
网友意见
哈勃太空望远镜于 2020 年 12 月发现天炉座方向距离地球 35 亿光年的一个“爱因斯坦环”，编号为 GAL-CLUS-022058s；按红移量估计散发这些光的星系到地球的距离约 94 亿光年。在光发射的年代，该星系正迅速形成大量恒星[1]。
一贯地，各种科技新闻将这个距离当成了时间。美国宇航局应对此事的态度早已是“就用光行距来发新闻，这样被当做时间时错得也不算那么离谱”。
关于“爱因斯坦环”：
爱因斯坦在 1915 年预测大质量天体的引力场会使空间扭曲，使其后面物体的光线发生偏转。这种透镜效应会形成一个遥远星系的多个图像，看起来像一圈光环。
这句话里的所谓“宇宙婴儿潮”是将英文报道中谈论气体充足的大型早期星系内恒星形成的速率比目前银河系内恒星形成的速率快约 1000 倍时使用的带引号的“婴儿潮”自作聪明地加了个“宇宙”字样。这事不是提问者干的，而是翻译这类文章发到国内的“科技媒体”干的。这样“不懂且自信”的表达方式可能让人迷惑。
显然，该星系内恒星形成的速率无法期待超过早期宇宙第一代恒星形成的速率。
参考
- ^ https://arxiv.org/abs/2106.14281
类似的话题
-
要理解为什么说“扭曲空间爱因斯坦环星系”（这里更准确的说法应该是“爱因斯坦环”或“引力透镜效应形成的光弧”），以及它与“90 亿年前宇宙婴儿潮”的联系，我们需要把这个问题拆解开，一层层剥开它背后的科学原理。首先，我们得澄清一个概念。“扭曲空间”这个说法，虽然听起来很酷，但它本质上是对爱因斯坦广义相对............. -
标致的扭力梁悬架，这玩意儿可真是个颇有争议但也充满话题的家伙。很多人听闻标致用扭力梁，第一反应可能是“廉价感”或者“技术落后”。但如果你开过近些年的标致车型，尤其是那些主打运动操控的，你可能会和我一样，在惊叹于它居然能把扭力梁玩出花来时，又不禁疑惑：为什么这玩意儿能调校得比一些独立悬架还好？甚至有人.............
-
应县木塔，这座矗立千年、巍峨壮丽的中国国宝，如今却面临着令人心痛的现实：它在时间的侵蚀下，出现了明显的扭曲和倾斜。更令人扼腕的是，关于它的修缮方案，竟然在三十年的光阴里，依然难产。这背后折射出的，绝不仅仅是一个简单的工程问题，而是关乎我们如何对待历史遗产、如何平衡传统与现代、如何凝聚共识等一系列深刻.............
-
夏日炎炎，走在柏油马路上，远处地面上的景象常常会变得有些摇晃、扭曲，仿佛水波在荡漾一样。这种奇特的视觉现象，其实是光线在不同介质中传播时发生的“折射”作用造成的，而罪魁祸首就是你我都知道的“热”。具体来说，当太阳烤晒柏油路面时，路面温度急剧升高。而紧贴着路面上方很薄的一层空气，也被这滚烫的路面加热，.............
-
儒家思想被扭曲，这事儿可不是一朝一夕，也不是那么简单一个原因就能概括的。你想啊，一个思想体系，尤其像儒家这样在中国传承了几千年、渗透到社会方方面面的，中间掺杂各种解读、利用，甚至改头换面，那再正常不过了。如果非要我说说这其中的门道，那得从几个方面掰开了揉碎了讲。首先，政治需要，这是最核心的驱动力。你.............
-
抗日神剧扭曲历史，这不是个新话题，但每次重提，总让人忍不住细细品味其中的“门道”。为啥这玩意儿这么能“脑洞大开”，把观众当傻子似的糊弄？咱们掰开了揉碎了聊聊。一、 根本症结：意识形态的“压迫”与宣传的“需要”最根本的原因，其实在于“政治正确”这把达摩克利斯之剑。抗日战争在中国人民心中有着极其重要的地.............
-
网络文化博大精深，每个人的喜好也都是独一无二的，就像有人喜欢辣的，有人喜欢甜的，这本身并没有对错之分。一些人在接触网络文化一段时间后，可能会对RBQ、碧池、伪娘、病娇等类型产生好感，这背后可能有很多原因，也并不一定代表三观或性格就扭曲了。首先，我们得理解这些概念的含义，以及它们在网络文化中扮演的角色.............
-
很多人都会有这样的疑问：为什么丰田和马自达的发动机，在数据上看，扭矩不算特别突出，而且达到峰值扭矩的转速也相对偏高，但大家还是普遍认为它们的发动机“好”呢？ 这背后其实有很多值得说道的门道，不是简单地看几个数字就能概括的。首先，我们需要理解“扭矩”和“最大扭矩转速”的意义，以及为什么它们不是唯一的评.............
-
关于汉字审美是否扭曲，这确实是一个很有意思的问题，也触及到了我们对传统文化认知的深层思考。要说“扭曲”，可能有点过于绝对，但说“变化”或者“在某些群体中出现了偏离传统审美倾向的看法”，或许更贴切一些。造成这种现象的原因，我觉得可以从几个大的方面来梳理。首先，时代背景和信息爆炸带来的冲击是不可忽视的。.............
-
很多人都有过这样的经历：早上起床，或者在某个不经意间，脖子突然像是被什么东西卡住了一样，一动就疼得不行，甚至连转头都成了奢望。这种突如其来的剧痛，确实让人烦恼不已。那么，为什么好好地扭一下脖子，就会引发这么剧烈的疼痛呢？我们不妨深入聊聊其中的门道。首先，我们要明白，我们脖子这个部位，其实是个精巧而又.............
-
这个问题说起来其实挺有趣的，它涉及到我们对物体形态和受力之间关系的直观理解，同时也藏着一些物理学的小秘密。你看，当咱们拿起一根绳子，比如一根鞋带，它天生就是直的。这是因为绳子里的纤维，或者说构成它的那些细小的线，大多是顺着绳子整体的方向排列的。它们之间相互紧密地靠在一起，形成了一个相对均匀、笔直的结.............
-
.......
-
你这个问题很有意思，也很典型！很多人都有类似的感受，左脚踝扭伤了，反而是右腿后侧的肌肉感觉特别紧，好像比受伤的脚踝还难受。这可不是什么奇怪的巧合，背后是身体在受伤情况下的一个复杂且巧妙的“应对机制”。咱们一步一步来拆解这个现象：1. 左踝关节扭伤背屈受限是直接原因： “背屈”是什么？ 就是把脚尖.............
-
你这个问题问得特别到位，抓到了汽车驱动形式和操控性之间的一个关键点。确实，前置横置发动机、前轮驱动的车，在强力起步时，很容易出现“扭矩转向”的现象。而像保时捷911这样以“后置后驱”闻名于世的车，在直线加速时就很少受到这个问题的影响。这其中的原理，咱们不妨掰开了揉碎了聊一聊。首先，得明白什么是“扭矩.............
-
这个问题很有意思，确实不少车主在实际驾驶中会感受到大众EA211发动机和本田L15B8在扭矩输出特性上的差异，尤其是扭矩平台（也就是发动机在哪个转速区间能够输出最大扭矩的范围）的宽窄。要说为什么EA211的扭矩平台相对来说更窄，这背后牵扯到很多发动机设计和调校的思路，咱们一块儿掰扯掰扯。首先，咱们得.............
-
我理解你为什么觉得卡文迪许扭秤实验难以实现，这确实是一个令人望而生畏的挑战。它不是那种随便拿来就能做的“家庭科学小实验”，而是对操作精密度、环境控制和实验者耐心的极致考验。让我详细给你捋一捋，为什么这玩意儿这么“难搞”。首先，我们得认识到，卡文迪许当年搞的是什么？他是在测量两个小小的铅球之间，那股微.............
-
你这个问题问得非常专业，也问到了压气机设计中一个非常关键且迷人的地方。压气机叶片之所以设计成扭转的形态，并非随意为之，而是为了在高速旋转的叶轮中，让每一段叶片都能以最有效率的方式与流过的空气（在压气机里通常是空气）进行能量交换，从而最大限度地提高空气的压力和动能。核心目标：让气流在叶片上顺畅且高效流.............
-
保时捷911 GT3与普通911在发动机选择上的差异，是其各自定位和追求驾驶体验不同最直观的体现。简单来说，普通911为了在日常使用和性能之间取得平衡，同时满足更广泛的市场需求，选择了更现代、更易于驾驭的涡轮增压发动机。而GT3，作为赛道性能的极致追求者，则坚持使用高转速自然吸气发动机，这是源于对纯.............
-
咱们好好聊聊，为啥发动机那儿蹦出来的最大力气，到了车轮子上就没那么满了？其实这事儿跟咱们平时吃饭喝水差不多，中间总得经过些“消化”和“传递”的过程，而这些过程都会损耗一部分能量。打个比方，发动机就好比咱们的胃，它把燃料消化成了能量，但这能量不可能原封不动地跑到脚上让我们走路，中间还要经过肠道、血管等.............
-
这是一个非常有意思的问题，也触及到了石墨烯领域研究的一些核心和前沿。简单来说，没人用四五层石墨烯在扭转角度方面发Nature，主要原因在于：1. 非平凡物理现象的门槛： Nature这样的顶级期刊，对研究的原创性、重要性和普适性有极高的要求。四五层石墨烯的扭转角度效应虽然存在，但它所展现出的物理现.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有