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2010 年 10 月 19 日

哈柏太空望遠鏡攝影特展 (141):重力透鏡
影像提供 :Kavan Ratnatunga (Carnegie Mellon Univ.) and NASA/ESA
文字提供 : 陳輝樺

說明 : 阿爾伯特 • 愛因斯坦於 1915 年完成了廣義相對論, 並於 1916 年發表。廣義相對論更新了已有 250 年的 牛頓重力理論 。 在牛頓重力理論中, 萬有引力 (重力) 是質量間互相吸引的交互作用力, 也是質量大的物體吸引其他物質的力量。 行星 被視為是受到 太陽重力 環繞太陽 在橢圓軌道上運行。 但在愛因斯坦描述的宇宙中,重力不是一種外力, 而是嵌入於一個空間和時間的『場』 ─「時空場」中。 因此,當物體通過這個時空場而運動時, 仿如像太陽這樣的大質量物體可使它周圍的「時空連續結構」彎曲, 太陽系 的行星就會沿著時空場中彎曲的路線運動。 愛因斯坦指出:「物質的分布決定著空間的彎曲;彎曲的空間描述著物質會如何的運動」。 廣義相對論精確地揭示了 經過太陽附近 會發生的彎曲偏折 程度。 廣義相對論反覆地被觀測和實驗所證實,它的一個推斷是 宇宙必然會不斷膨脹的 , 由此形成了「 宇宙大爆發 」理論的基礎。 此外,廣義相對論對於解釋 黑洞 類星體 奇異星體 的運動來說是十分重要的。

            當光透過某些物質或是路經它們的附近時,若會受到它們的影響而產生「偏折」現象時, 我們就稱這是「透鏡效應」 所造成的結果。愛因斯坦發表「廣義相對論」,闡述重力的本質是導因於物質的分布而彎曲了鄰近的時間─空間結構。 當另一物質在此凹陷彎曲的時空結構中運行時,它的行進行為、 路徑正如被凹陷彎曲時空中的物質吸引般的偏折。 依據愛因斯坦廣義相對論,知道當光經過有物質分布的彎曲時空時,會造成光的偏折現象。 但並不是所有被偏折的光都會被我們觀測得到,唯有極少數正位於與我們觀測點有某特定角度 (至多約 10 秒弧)內彎曲的光才會被我們發覺。 1979 年,天文學家 Carswell、Walsh 和 Weyman 吃驚地發現兩個極為靠近的似星體, 它們的發光情形完全一致。這種類似的現象後來發覺屢出不窮,他們解釋此現象是原本單一的發光體, 所發出的星光在彎曲時空裡經過不同的路徑而被我們觀測到,這種現象稱之為 「重力透鏡」(Gravitational lens) 的「海市蜃樓 (mirages)」效應。 上列照片是美國太空總署 (NASA) 和歐洲太空總署 (ESA) 的聯合網站 Hubble 在 1999 年之前所精選 HST 拍攝的 Top 10 重力透鏡 照片。

明日主題 : 哈柏太空望遠鏡攝影特展 (142:微重力透鏡
天文史上的今天 : 1909 年 10 月 19 日,法國物理學家 Marguerite Catherine Perey (1909.10.19.- 1975.5.13.) 出生。 1939 年他在純化稀有金屬元素鑭 (lanthanum) 樣品時發現元素鈁 (francium)。    
今日星象、行星動向、節氣

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    主編 : 陳輝樺                 
         諮詢服務 : 陳輝樺 或 (NMNS 國立自然科學博物館)
                        蘇明俊 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

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