一个新的引力透镜系统,可能证明有一条宇宙绳从宇宙一边绕向另一边
天文学家发现,一对已知的类星体原来是同一类星体的二个像,从而揭露出有一个异常的引力透镜天体,也即一个宇宙物质的异食密集。
发现这一天象的研究小组组长,普林斯顿大学的Turner说“这实在是太惊人了。”这两个像相距157弧秒,要比已知最大的引力透镜像的间隔大上20倍,再者,把类星体的光偏移到如此距离所需的物质,至少得1016个太阳质量,或者说,相当于一个超星系集团的质量。但迄今并未在这二个透镜像的区域之间,发现这样的超星系集团。宇宙学家因此而感到振奋;这种异常的透镜效应,正是人们根据一种假设,而期望看到但又从未看到过的,所谓宇宙绳的现象。
这两个类星体透镜像称为1146+111B和C,处在狮子星座,其边缘离室女星座较近。这块天区1979年首次受到人们注意,当时,威尔逊天文台的阿普和拉斯康普纳斯天文台的几个同事观察到了类星体的一个惊人密集,在相隔几弧分的天区内,竟集聚了九个之多。他们还注意到,在这群类星体中的B和C具有相同的红移(1.01),由于其间的距离似乎太大了,以致忽视了这样一个可能性,即它们是一对透镜像。
1985年末,普林斯顿大学的B. 派季斯基再一次地呼吁人们注意这些类星体(包括其他天区中的四对),认为它们可能是由宇宙绳引起的引力透镜像。
宇宙绳(它完全不同于最近提出的作为基本粒子物理学的根本理论一一“超弦”。)是粒子物理学中某些大统一场论所预言的能量线。它们无限地薄约10-30厘米,异常地重约1022克/厘米,绷得极紧,其张力约达1042达因。因此,只有无限长的绳和闭合的绳环才是可能的。一段具有两个头的绳将很快缩成一点而消失。
若这种理论确实描述了自然。那么在大爆炸中会产生很多的绳。事实上现在有许多宇宙学家认为,在宇宙早期,闭合的绳环可能形成了集聚普通物质而成星系的引力“种子”,而无限长的绳可能是罕有的。由于它们是如此地薄,当然是完全看不见的,另方面,由于如此地重,它们将产生测得到的引力效应。事实上据计算,一条横跨在遥远类星体与我们之间的绳的某一段,将会产生在两个透镜像之间具有大间隔的引力透镜效应,这种间隔可能大到6弧分。
1146+111B和C之间相隔达2.6弧分,因而产生了对它们的兴趣。按照派季斯基的意见,Tunner和其小组成员使用基特峰国家天文台的4-米梅奥(Mayal)望远镜,于3月6、7日夜间观测了这对类星体。他们证实其红移值的确相同,而更为重要的,其谱线实际上也是相同的。由于类星体的谱线往往具有像指纹那样的特性,这就几乎可肯定,这两个类星体实际上是同一天体的两个像,Tunner,说,“这在逻辑上并非无可非议,但其证据,与我们关于其他透镜所具有的同样地好,或更好”。
现在主要的问题是透镜天体的性质。全世界的天文学家可能都急于研究这一问题,正如Tunner自己所说,“三月份以来我难于做其他任何事情。”一个最方便的解释,譬如说,类星体实际上是被一个甚远的超星系团所折射。任何这样的星系团应明显地比类星体更接近于我们,使用光学望远镜,长时间曝光定能找到它。
若未探测到星系团,那么就得考虑一个更奇怪的可能性,譬如,一个1016个太阳质量的大黑洞。这样一个天体将在2.7 k的宇宙背景辐射中出现一种“下降”,且可由新墨西哥的甚大天线阵射电望远镜探测到。但一个1015个太阳质量的黑洞,要比推测中的类星体内部的黑洞大上约100万倍。这简直难以想象,从哪里钻出这样一个庞然怪物。
最后当然是宇宙绳。根据绳的特性,它或多或少地以直线延伸在天上,天文学家可通过找到其他的宽间隔类星体像,而跟踪绳的轨迹。在1146+111天域中,除了它自己的一对外,别无其他成对的类星体,因为它们的红移值都不相同。但其中的某些类星体可能具有甚暗的成对象,一项搜寻它们的活动已在进行。
“这些像的排列样子,在考虑透镜天体的性质上,具有重要意义,”Tunner说。若在2.7 k的宇宙背景中找到微小的突变,也可说明探测到了绳,因为辐射温度在绳的一侧将稍稍升高而在另一侧则略微降低。
[Science,1986年5月23日]