詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）通过其大规模的 COSMOS-Web 巡天项目，揭示了超过 780,000 个星系，并从中发现了约 400 个引力透镜候选体，其中 17 个已被确认。该项目利用引力透镜效应——即前景大质量天体扭曲时空，从而放大和扭曲背景天体光线的现象——来观测遥远的宇宙。一个出乎意料的发现是，这些被透镜放大的星系普遍比理论预测的更亮，这为天文学家提出了一个新的谜题。
什么是引力透镜？
引力透镜是一种宇宙级的放大镜效应。当一个巨大的天体（如星系或星系团）位于观测者和遥远的背景光源之间时，它的引力会弯曲周围的时空。
光线在穿越这片弯曲的时空时，其路径也会被扭曲。这不仅会放大背景光源，还会使其变形，甚至产生多个影像。
这种现象可以产生多种奇特的视觉效果：
- 多重影像：同一个背景星系在前景天体周围出现多次。
- 爱因斯坦环：当背景星系、前景透镜和观测者完美对齐时，背景星系的光会形成一个完整的光环。
- 弧状结构：背景星系被拉伸成明亮的弧线。
COSMOS-Web 巡天的重大发现
COSMOS-Web 是 JWST 迄今为止最大的观测项目之一，其目标是绘制一片广阔天区的深度图像。最初，理论预测该巡天将发现约 107 个新的引力透镜。
然而，实际结果远超预期。团队识别出了大约 400 个引力透镜候选体，并已确认了其中 17 个最为壮观的系统。这些发现为研究星系演化和早期宇宙提供了宝贵的数据。
一些引人注目的透镜实例
在已确认的透镜中，有几个因其罕见和独特的形态而格外引人注目：
- 罕见的螺旋星系透镜：通常，充当透镜的是巨大的椭圆星系。但此次发现了一个极其罕见的例子，一个 侧对地球的螺旋星系 充当了前景透镜。
- COSMOS-Web 环：这是一个近乎完美的爱因斯坦环，其背景光源所处的宇宙年龄仅有 10 亿年。
- 多重影像系统：发现了许多将背景星系塑造成奇特形状的透镜，例如形成“笑脸”图案的弧线，或是在一个光环上呈现出“珍珠”般亮点的多个影像。
一个待解的科学谜题
此次观测带来了一个新的挑战。许多通过引力透镜观测到的背景星系，其 亮度远高于理论模型的预测。
这个现象意味着我们对早期星系的形成、它们的亮度，或者引力透镜模型的理解可能存在偏差。解开这个谜题将是天文学家未来的重要工作，它可能进一步深化我们对宇宙演化的认知。