什么是相对论环？

相对论环GAL-CLUS-022058

　　广义相对论(英文General Relativity)是由犹太裔物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在1915年正式提出的引力几何理论，是现代物理学中对引力的最新描述。广义相对论预测了时空的存在，且与天体质量有关，质量越大，那么对周围空间扭曲的影响也越大。由此，在大质量天体周围，会形成引力透镜，将背景天体的光线进行扭曲，改变了背景天体光线的路径，最终呈现在我们面前的是一个环形图像，这就是相对论环,也称爱因斯坦环。

　　在过去很长一段时间，我们在宇宙中发现的最大相对论环被命名为LRG 3-757，由哈勃的广角相机3拍摄，但是科学家还在另一个方向上发现了一个更大的相对论环，其方向位于天炉座，距离我们大约40亿光年，存在的时间与地球年龄一样久远。科学家将这个更大的相对论环命名为GAL-CLUS-022058，同时还有一个有趣的名字，叫做天炉座环，暗指在天炉座方向上存在的相对论环。

　　我们从上面图像中可以看出，这个相对论环非常整齐，显示了一种引力透镜效应产生的奇妙景象，背景星系的光线被扭曲，直径约为20弧秒。背景星系更加遥远，可能形成于宇宙诞生之时，前景星系是个椭圆星系，形成双弧结构，颜色明显不同。爱因斯坦在广义相对论中首次提出引力透镜的存在，远处发出的光被引力扭曲、拉伸，形成环结构。

　　我们从这张图像的中间还可以看到，背景星系与星团的中央椭圆星系发生了重叠，几乎完全对准了，这说明背景星系、前景星系和地球几乎处于一条直线上，我们几乎正对着透镜的中心。背景星系周围的图像已经被扭曲、放大，形成一个几乎完美的环。

　　相对论环现象在天文学中得到了应用：当来自遥远星系的光途经大质量星团近旁时，光线将被弯曲并在其后方汇聚。因此，可将距离我们较近的大质量天体作为一个“透镜”，用以观测某些更遥远的星系。

　　文/萧君（作者单位：云南大学天文学系）