2006年,人們又觀測到了8個(gè)新的愛因斯坦環(huán)(見彩圖C.1),從而大大豐富了我們有關(guān)奇異引力透鏡現(xiàn)象的收藏。這一成果得益于兩個(gè)大型天文觀測項(xiàng)目的通力合作。其中,斯隆數(shù)字天空勘測計(jì)劃(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)從它已經(jīng)收錄的數(shù)百萬個(gè)星系、類星體和恒星中,通過精細(xì)的數(shù)據(jù)圖像分析,確定了透鏡的候選者;而哈勃太空望遠(yuǎn)鏡則利用它敏銳的眼睛再次進(jìn)行觀測。在哈勃望遠(yuǎn)鏡的照片中所發(fā)現(xiàn)的靶狀圖像就是愛因斯坦環(huán)——一種由時(shí)空彎曲產(chǎn)生的光學(xué)錯(cuò)覺。

在這些圖片中,靶圖中心明亮可見的大型橢圓形橙黃色光斑,是距地球200萬至400萬光年引發(fā)透鏡效果的橢圓形星系。包圍星系的青藍(lán)色光環(huán)實(shí)際上是另一個(gè)星系,它位于第一個(gè)星系的正后方距我們兩倍遠(yuǎn)的位置上。如果前面的星系不存在,那么后面的星系就會(huì)表現(xiàn)為更小一些的藍(lán)色模糊光斑。

這種對原始圖像的奇異扭曲,展示了時(shí)空彎曲的一個(gè)特殊效果——當(dāng)我們在時(shí)空中加入凹陷時(shí),光線從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)將有多條路線可以選擇。與之形成鮮明對比的是,在平坦的空間里(真空),沿一定方向出發(fā)的光必將保持原路前進(jìn),且在兩點(diǎn)間只有一條路線。

但在彎曲的時(shí)空中,同一個(gè)類星體或星系發(fā)出的光,即使沿兩個(gè)(或更多)不同的方向出發(fā),也可以按照彎曲的道路前進(jìn),最終到達(dá)同一個(gè)地點(diǎn)。除此之外,引力透鏡還具有另一個(gè)非常奇異的特征。事實(shí)上,一般光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于盡可能地忠實(shí)再現(xiàn)物體的影像,因此它們大多具有一個(gè)特定的焦點(diǎn)。但是,引力透鏡的每個(gè)部分卻可能擁有各自的焦點(diǎn)。透鏡將按照光線入射的具體部位(和入射的角度),來確定它們被折射的方向。而我們在地球上某一特定位置所看到的影像,就是所有(且只能是)那些被偏轉(zhuǎn)到我們面前的光線。

環(huán)的產(chǎn)生過程。在沒有透鏡干預(yù)時(shí),從遙遠(yuǎn)星系出發(fā)的光將沿一條直線前進(jìn)。而當(dāng)星系前有透鏡出現(xiàn)時(shí),光線將以鏡頭為中心沿彎曲的路線傳播。但這樣的彎曲路徑顯然不止一條。由透鏡左半邊折射的光線將偏離它的原始路徑向地球進(jìn)發(fā),而以相同碰撞參數(shù)從右邊入射透鏡的光線也會(huì)沿對稱的路線到達(dá)地球。入射透鏡上方和下方的光線也同樣如此。事實(shí)上,由于在空間中沒有上下左右之分,上面的陳述有點(diǎn)含糊——但這確實(shí)是我們能看到光環(huán)的原因。從遠(yuǎn)方星系出發(fā)的光線,可以從環(huán)上的任何方向通過透鏡到達(dá)地球。