是雾里看花？不，是用超大质量星系团作透镜来看光的重力弯曲现象

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一个遥远的星系团揭示了爱因斯坦引力的力量
图片来源：美国国家航空航天局，欧洲航天局和欧洲南方天文台。
一个世纪前，爱因斯坦提出了一个新的引力理论：广义相对论。而1919年对日食的观测最终证实了爱因斯坦在广义相对论中的预测，即高质量的物体会使它周围的光发生重力弯曲。
图片来源：纽约时报， 1919年11月10日(左)；伦敦新闻画报， 1919年11月22日(右) 。
但直到很久以后，引力透镜现象才被哈勃望远镜所捕捉到的宇宙图像所证实：一个遥远的星系团就像一个透镜一样，放大并扭曲了它背后的背景星系。
2014年，哈勃太空望远镜捕捉到了斯隆数字巡天发现的一个超大质量星系团，并对外公布了该星系团边缘所显示出的一个壮观、多重扭曲、蓝色，由恒星组成的背景星系。
图片来源：美国国家航空航天局，欧洲航天局和欧洲南方天文台。
多幅图像都呈现出了相似的特征—扭曲、且具有相似的颜色，这些证据都指向了引力透镜效应。
图片来源：美国国家航空航天局，欧洲航天局和欧洲南方天文台。
通过对数据的仔细分析后发现，虽然超大质量星系团的外层弧的确显示为透镜后的背景星系...
【|是雾里看花？不，是用超大质量星系团作透镜来看光的重力弯曲现象】图片来源：K.Sharon等人， 2014年。
由两个巨大的相互连接的椭圆星系组成的星系团中心是蓝光最闪耀的地方，主要是星系和环绕在外的气体组成的混合体。
图片来源：美国国家航空航天局，欧洲航天局和欧洲南方天文台。
我们现在看到的是前景星团中恒星和星系的一种结合体，其质量大约是银河系的4000倍，由于恒星形成的瞬间爆发导致只可见少数背景物体残余。
直觉虽好，但只有好的数据才是无可争辩的。
图片来源:美国国家航空航天局，欧洲航天局和欧洲南方天文台。
星系团是由成百上千个星系所组成的一种结构体，这些星系被1014—1015个太阳质量的引力约束在星系团内。直到20世纪80年代发现超星系团之前，星系团一直被认为是宇宙中最大的引力束缚体且是宇宙中已知最大的结构体。星系团的一大标志之一是其内部处处充盈的星团内介质—热气流，而热气流的峰值温度主要取决于星系团的总质量大小，一般在2-15keV之间。值得注意的是， ‘星系团’不是‘星团’ ，星团是由恒星组成的结构体，比如由数千个恒星组成的疏散星团，以及星团中的另一种球状星团，其内部恒星都环绕星系中心运行。同样地，小的星系聚集体—‘星系群’也不是‘星系团’ ，但是星系群和星系团它们聚集在一起可以形成超星系团。
在离我们相对较近的宇宙中值得注意的星系团包括室女星系团，天炉星系团，武仙星系团以及后发星系团。值得一提的是，一个由诺玛星系团所控制的非常大的星系聚集体—巨引源，已经大到能影响宇宙的局部膨胀。除此以外，还有2个在遥远的，高红移宇宙中值得注意的星系团SPT-CL J0546-5345和SPT-CLJ2106-5844 ，它们都是早期宇宙中发现的质量最大的星系团之一，后者更是目前已知的宇宙中最大质量的星系团。在过去的几十年里，通过观察非热扩散射电辐射，如射电晕和射电遗迹，科学家们发现星系团也是粒子加速的相关地点。而通过钱德拉x射线天文台去观测各个星系团，同时也发现了冷锋和激波等结构。
BY: Ethan Siegel Senior Contributor
FY:张雨
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