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Jul. 29 2023

科學家在1分鐘以內算出新的愛因斯坦十字目標資料

  • 重力透鏡現象示意圖。

    重力透鏡現象示意圖。

  • 左圖中的G1~G7代表著與前景透鏡星系的距離差不多的星系,白色方框中被特別放大成為右圖顯示,其中ABCD都是指同一個背景星系,它被前景透鏡複製了三次,變成四個,此即愛因斯坦十字的現象。

    左圖中的G1~G7代表著與前景透鏡星系的距離差不多的星系,白色方框中被特別放大成為右圖顯示,其中ABCD都是指同一個背景星系,它被前景透鏡複製了三次,變成四個,此即愛因斯坦十字的現象。

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我們可以將愛因斯坦的相對論稍微簡化成兩句話:「時空告訴物質如何運動,物質告訴時空如何彎曲。」

這體現在太空中的重力透鏡現象,一個巨大星系的光在行經路徑上被前景星系的重力場所扭曲,使其後面的光分裂成了如同十字架般的四個點,又被稱為愛因斯坦十字。

重力透鏡現象示意圖。

重力透鏡現象示意圖。

該天體的扭曲是在2021年首次發現的,研究團隊使用甚大望遠鏡對其進行後續觀測,證實了愛因斯坦十字的存在,圖像中可見一個紅色的前景星系,在它的周圍則排列著四盞藍色的燈,整個系統又稱為DESI-253.2534+26.8843。

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左圖中的G1~G7代表著與前景透鏡星系的距離差不多的星系,白色方框中被特別放大成為右圖顯示,其中ABCD都是指同一個背景星系,它被前景透鏡複製了三次,變成四個,此即愛因斯坦十字的現象。

左圖中的G1~G7代表著與前景透鏡星系的距離差不多的星系,白色方框中被特別放大成為右圖顯示,其中ABCD都是指同一個背景星系,它被前景透鏡複製了三次,變成四個,此即愛因斯坦十字的現象。

與過往不同的是,該研究團隊基於強重力透鏡效應建立模型,在超級電腦上使用顯示卡加速模擬(該顯示卡為NVIDIA的A100,要價至少20萬美元),55秒就完成了分析,並發現該系統的亮度放大係數為10.47,這代表整體的亮度提升了10倍左右,而且他們還發現了另一個較小的前景星系影響,但效應較弱。

這一資訊對探測遙遠的透鏡星系特性非常重要,尤其是亮度放大使我們能夠更詳細地看到它們,但對於這種現象我們必須對光的扭曲程度有精確的理解,透過數值模擬分析,研究團隊能夠比以前更快地推導出該環境的重力透鏡特性,他們甚至在論文中說明,這樣的分析速度是過往的兩個數量級(約100倍速),他們預期在有四塊相同等級的GPU協助下,分析場域的狀況應可降低至15秒內,有關該系統的論文已提交至《天文物理學期刊》(The Astrophysical Journal),目前可以在預印本網站arXiv上下載。

 

資料來源:Science Alert

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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