第172章 艾贝尔370（1 / 2）
艾贝尔370（星系团）
·描述：一个着名的引力透镜星系团
·身份：鲸鱼座的一个星系团，距离地球约40亿光年
·关键事实：其强大的引力场产生了明显的透镜效应，形成了着名的宇宙龙等扭曲的遥远星系图像。
第一篇：鲸鱼座的“宇宙放大镜”——艾贝尔370的40亿光年透镜传奇
夏威夷莫纳克亚山的夜，海拔4200米的山顶天文台里，天文学家陈宇裹着防风外套，哈气在零下3度的空气中凝成白雾。他盯着哈勃望远镜传回的实时图像，屏幕中央那个模糊的亮斑突然“活”了过来——原本杂乱的光点竟像被一只无形的手揉捏过，扭曲成一条长着鳞片的“龙”，龙头朝着左上角昂起，龙身蜿蜒穿过星系团核心，龙尾在右下角甩出几道星芒。“这……这是什么？”他猛地坐直身子，手指在操作台上敲出警报，“快调焦！目标区域放大二十倍！鲸鱼座方向，艾贝尔370星系团，它的‘龙’又现身了！”
这个让陈宇心跳加速的“宇宙龙”，正是艾贝尔370星系团最着名的“名片”。作为鲸鱼座里一个距离地球40亿光年的“星系大家庭”，它像台天然的“宇宙放大镜”，用强大的引力把遥远星系的光线掰弯、放大，扭曲出“宇宙龙”“微笑弧”等奇幻图像。当1995年哈勃望远镜首次拍下它的高清照片时，连见惯了宇宙奇观的天文学家都惊叹：“原来引力不仅能拉扯星球，还能当画家，在宇宙画布上画龙！”
一、“模糊污点”到“引力明星”：艾贝尔370的百年身份蜕变
艾贝尔370的故事，要从1958年巴黎天文台的一间昏暗暗房说起。那时，法国天文学家乔治·艾贝尔正用放大镜逐一检查帕洛玛山天文台拍摄的星系团照片，试图找出更多“星系抱团”的证据。当他的目光落在鲸鱼座方向时，一个模糊的亮斑让他停下了手中的镊子——照片上，这个亮斑比周围的星系更亮，边缘却像被水泡过般晕开，像个“发光的毛线团”。
“当时以为是个普通的富星系团，”艾贝尔在后来的回忆录里写，“它包含约400个星系，质量相当于5000个银河系，引力场强到能让光线微微弯曲，但谁也没想到，它会成为‘引力透镜’的教科书案例。”这个“毛线团”后来被命名为“艾贝尔370”（Abell370），成为艾贝尔星系团表中第370号成员，却没想到几十年后会因“宇宙龙”闻名宇宙。
真正的转折发生在1991年。欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）用新安装的“自适应光学系统”拍下艾贝尔370的清晰图像，天文学家这才发现：星系团核心周围的背景星系，竟全被“掰弯”成了弧形，像哈哈镜里的倒影。“一开始以为是观测误差，”参与观测的西班牙天文学家卡门回忆，“我们把图像反转、叠加，发现那些弧形其实是同一个遥远星系的不同部分——艾贝尔370的引力把它的像‘拉’成了长条！”
1995年哈勃望远镜的“重磅一击”，让艾贝尔370彻底成名。当“第二代广域行星相机”对准它时，屏幕上跳出一条震撼人心的“龙”：龙头是三个重叠的星系像，龙身由数十个扭曲的弧段拼接而成，龙尾末端还挂着个“铃铛”（一个被拉伸的螺旋星系）。这条“宇宙龙”横跨星系团核心，长度相当于100个银河系直径，成为引力透镜效应最直观的“广告”。
二、“宇宙放大镜”的工作原理：引力如何“掰弯”光线？
要理解艾贝尔370的“魔法”，得先明白“引力透镜”是怎么回事。陈宇常给学生打比方：“就像你透过装满水的玻璃杯看字，字会变形、放大——艾贝尔370的引力就像那个玻璃杯，把遥远星系的光线‘掰弯’，让它们的像扭曲、放大，甚至变成多重像。”
第一步：“星系大家庭”的引力漩涡
艾贝尔370不是单个星系，而是“一大群星系抱团”形成的星系团。它位于鲸鱼座，距离地球40亿光年（光从那里出发，要飞40亿年才能到地球——相当于地球从诞生到现在的大部分时间）。这个“大家庭”包含约400个星系，有螺旋星系（像银河系）、椭圆星系（像橄榄球）、不规则星系（像泼洒的颜料），总质量相当于5000个银河系（1个银河系包含2000亿颗恒星）。这么多星系挤在一起，引力场强得像台风中心，能把周围时空“掰弯”。
第二步：“光线过山车”的旅程
当一个遥远星系（比如距离地球100亿光年的“背景星系”）发出的光，路过艾贝尔370时，会被它的引力“拽”一下。就像弹珠滚过凹坑会拐弯，光线也会被扭曲的时空“掰”向星系团方向。如果背景星系、艾贝尔370、地球恰好在一条直线上，光线会绕过星系团核心，形成多个像——就像手电筒的光照到圆柱上，墙上会出现两个光斑。
第三步：“宇宙画师”的创作
艾贝尔370的引力场不均匀：核心区域引力最强（像放大镜的“焦点”），边缘较弱（像放大镜的“边缘”）。背景星系的光线经过不同区域时，弯曲程度不同，于是像被“拉伸”“扭曲”“复制”。比如那个着名的“宇宙龙”，其实是背景中一个遥远螺旋星系的像被“拉”成了龙形——星系的旋臂变成龙鳞，核心变成龙头，外围的恒星群变成龙爪。
三、“宇宙龙”的诞生记：从“扭曲弧线”到“游龙惊鸿”
艾贝尔370的“宇宙龙”并非天生丽质，而是天文学家“看图说话”的杰作。1995年哈勃图像刚公布时，科学家们只看到一堆杂乱的弧形光带，直到一位研究生在整理数据时，突然喊出声：“看！这些弧线连起来像条龙！”
“龙身”的拼接游戏
“宇宙龙”的主体是一条长达260万光年的弧形光带（相当于26个银河系排成一行），由至少12个重叠的星系像组成。天文学家通过光谱分析发现，这些像都来自同一个背景星系——距离地球约80亿光年，比艾贝尔370还远一倍。“它的光走了80亿年才到地球，中途被艾贝尔370‘掰弯’了三次，”陈宇指着光谱图解释，“第一次弯曲形成龙头，第二次形成龙身中段，第三次形成龙尾，所以我们看到的是‘三重曝光’的龙。”
“龙鳞”的颜色密码
“宇宙龙”的“鳞片”不是真的鳞片，而是背景星系的恒星形成区。哈勃望远镜的紫外和可见光相机拍到，龙身部分泛着蓝色（年轻恒星的辐射），龙头部分偏红色（老年恒星的辉光），龙爪处还有几团粉色（氢气云被激发的辐射）。“这像给龙穿了件彩色铠甲，”陈宇比喻，“蓝色是龙的新鳞，红色是旧鳞，粉色是龙受伤时流的血（其实是恒星形成时的气体）。”
“龙尾铃铛”的秘密
龙尾末端挂着的“铃铛”，其实是一个完整的螺旋星系像。它被艾贝尔370的引力“拧”成了圆形，像戒指上的宝石。“这个星系距离我们约100亿光年，”卡门在论文里写，“它的光被艾贝尔370‘掰’了两次，一次在星系团左侧，一次在右侧，所以我们看到一个完整的环——后来叫‘爱因斯坦环’，是引力透镜的‘签名作品’。”
四、40亿光年的“时空快照”：我们看到的“龙”是什么时候的？
当我们谈论艾贝尔370的“宇宙龙”时，其实在看两场“时空穿越”的叠加：一场是艾贝尔370自身40亿年前的模样（光走了40亿年），另一场是背景星系80亿年前的模样（光走了80亿年）。
“这就像看一部‘双重老电影’，”陈宇在科普讲座上举着示意图，“艾贝尔370的‘龙’是它40亿年前‘抓拍’到的背景星系80亿年前的样子——那时太阳还没诞生，地球还是一团尘埃，宇宙比现在‘年轻’一半。”
天文学家如何“读懂”这部“老电影”？靠的是“多波段拼图”。光学望远镜（哈勃）拍下“龙”的颜色和形状，红外望远镜（斯皮策）穿透尘埃看到隐藏的恒星形成区，射电望远镜（ALMA）则勾勒出气体流动的网络。“就像给龙做CT，”陈宇比喻，“光学看皮肤（外观），红外看肌肉（尘埃和气体），射电看骨骼（气体流动）。”
2023年，团队用韦伯望远镜观测艾贝尔370，发现“宇宙龙”的背景星系里，竟有3个“婴儿恒星团”（年龄不到1亿年）。“这些恒星团在80亿年前刚诞生，”陈宇指着红外图像，“它们的光被艾贝尔370‘放大’了10倍，我们才能看到——这像用放大镜看显微镜下的细菌，艾贝尔370帮我们看清了宇宙‘婴儿期’的模样。”
五、“放大镜”的意外收获：寻找暗物质与早期宇宙
艾贝尔370的“引力魔法”不仅创造了“宇宙龙”，还帮天文学家破解了两个宇宙谜题：暗物质在哪里？早期宇宙长什么样？
暗物质的“隐形骨架”
天文学家早就知道，星系团的质量90%以上是“看不见的暗物质”（不发光、不与光作用），但暗物质长什么样？艾贝尔370给出了答案。通过“引力透镜模型”（计算需要多少质量才能产生观察到的扭曲像），团队发现：艾贝尔370的暗物质晕呈“椭球状”，核心密度极高，像“隐形蜘蛛网”包裹着星系。“暗物质是透镜效应的‘幕后推手’，”陈宇解释，“它的引力比可见星系更强，才是真正‘掰弯’光线的主力。”
早期宇宙的“时光机”
艾贝尔370的背景星系距离地球100亿光年，它们的光来自宇宙“青春期”（宇宙年龄约38亿年时）。通过研究这些星系的形态，天文学家发现：早期宇宙的星系比现在更小、更乱，像“没搭好的积木”。“我们现在看到的‘宇宙龙’，其实是宇宙‘青春期’的一个缩影，”卡门说，“它告诉我们：星系不是一开始就长得像银河系，而是从‘小不点’慢慢合并长大的。”
六、公众的“观龙热潮”：从天文台到社交媒体的全民追“龙”
艾贝尔370的“宇宙龙”火出了科学圈。2024年，#宇宙龙现身艾贝尔370#话题在社交媒体阅读量超30亿，网友们用各种方式“追龙”：
天文爱好者用手机拍下“龙鳞闪烁”的延时视频（实际需望远镜，但光污染少的地方能看到亮度变化），配文“我家阳台能看到宇宙神龙”；
插画师画了“宇宙龙与人类宇航员相遇”的漫画，龙嘴里叼着个地球，配文“我来参观你们的星球啦”；
小学生用乐高搭出“艾贝尔370模型”：星系团是灰色圆块，背景星系是彩色积木，龙形像用吸管弯曲拼接，还在龙头贴了张便利贴：“我是宇宙快递员，送光给你看！”
最火的是“龙形预测大赛”。团队在官网发布艾贝尔370的实时观测数据，邀请公众用简单模型预测“龙”的形态变化，冠军可获得“宇宙龙纪念徽章”（用3D打印的龙形像）。“有个中学生用抛物线公式预测龙尾摆动，居然和实际观测差3度！”陈宇惊叹，“公众的智慧比我们想的更厉害。”
这场“全民追龙”让科学变得触手可及。陈宇团队顺势发起“青少年引力透镜观测计划”，向全国中学捐赠简易望远镜（改造自卫星天线），教学生记录艾贝尔370的亮度变化。“有个孩子说，他以后要当‘宇宙画家’，专门画引力透镜创造的奇幻像，”卡门笑着说，“这就是科普的意义——让每个孩子都觉得，自己也能和宇宙神龙对话。”
此刻，莫纳克亚山的望远镜仍在转动，捕捉着艾贝尔370的每一次“眨眼”。40亿光年外的“宇宙放大镜”，或许正在用引力“绘制”新的龙形像，而那些被观测数据记录的“龙鳞”“龙爪”“龙尾”，正帮助人类一点点读懂宇宙的“引力魔法”——原来在黑暗的宇宙森林里，不仅有吞噬一切的黑洞，还有这样一台“温柔的放大镜”，用扭曲的光，为我们打开早期宇宙的时光之门。
第二篇：艾贝尔370的“透镜万花筒”——40亿光年外的宇宙奇观新编
2024年深秋的莫纳克亚山天文台，陈宇的咖啡杯在控制台边凉了又热。屏幕上的哈勃图像突然闪烁，原本熟悉的“宇宙龙”旁，竟浮现出一道泛着蓝光的弧形微笑——弧度柔和得像少女的眼眸，两端微微上翘，中间点缀着几团粉色的星云，像撒在蛋糕上的草莓。“快看！‘微笑弧’又出现了！”他对着视频会议里的团队喊，屏幕那头，研究生小杨的眼镜滑到鼻尖，“这次比上次更亮，是不是背景星系离我们更近了？”
这个被称为“微笑弧”的新奇观，让艾贝尔370的“引力魔法秀”再添新章节。继1995年的“宇宙龙”后，这颗40亿光年外的“宇宙放大镜”，又在2020年、2023年陆续展现出“爱因斯坦环”“双鱼座弧”等奇幻图像。当陈宇团队用韦伯望远镜穿透星系团核心的尘埃时，4600万光年外的“绒毛星系”NGC2841教会他们“温柔的力量”，而艾贝尔370则用“扭曲的光”，为他们打开了宇宙“暴力与优雅并存”的另一扇窗。
一、“微笑弧”的秘密：被引力“掰弯”的星系笑脸
“微笑弧”的出现纯属偶然。2020年，小杨在分析艾贝尔370的旧数据时，发现一张2015年的存档图像里藏着道不起眼的蓝光弧。“当时以为是数据处理错误，”小杨指着光谱仪上的曲线，“蓝光弧的氢α线（恒星形成标志）强度是周围星系的3倍，说明它来自一个正在疯狂造星的年轻星系！”
团队立刻启动“微笑弧专项观测”。2023年，韦伯望远镜的红外镜头对准目标，终于看清了它的全貌：这道弧长达300万光年（相当于30个银河系排成一行），由至少8个重叠的星系像拼接而成，弧度中心的两团粉色星云像眼睛，两端的蓝色星团像嘴角，组合起来竟是个标准的“宇宙微笑”。“它的背景星系距离地球约120亿光年，”陈宇指着模拟动画，“光走了120亿年才到艾贝尔370，被引力‘掰’了四次，才拼出这张笑脸。”
更神奇的是“微笑”的“表情变化”。2024年观测发现，弧的曲率比2020年增加了5%——“就像人脸上的笑容慢慢展开，”小杨比喻，“这是因为艾贝尔370的暗物质晕在缓慢旋转，引力场分布变了，背景星系的像就被‘拉’得更弯了。”团队用计算机模拟暗物质晕的旋转，发现它每10亿年转1度，像老式钟表的指针，“微笑弧”的弧度变化，正是这“宇宙钟表”走动的痕迹。
“微笑弧”的“牙齿”也藏着秘密。弧的中间部分有几团暗红色的斑点，光谱分析显示是高浓度的铁元素——“这些是超新星爆发的‘灰烬’，”陈宇解释，“背景星系的恒星形成率高，超新星多，铁元素被抛出来后，又被引力‘粘’在弧上，像给微笑镶了排‘红宝石牙齿’。”
二、“爱因斯坦环”：引力透镜的“完美戒指”
如果说“宇宙龙”是引力透镜的“写意画”，“微笑弧”是“卡通画”，那么“爱因斯坦环”就是“工笔画”。2022年，陈宇团队在艾贝尔370的核心区域，发现了一个完美的环状像——直径2.5万光年的圆环，环上均匀分布着蓝色和红色的斑点，像宇宙用星光串成的戒指。
“爱因斯坦环是引力透镜的‘签名作品’，”陈宇在团队例会上展示图像，“当背景星系、艾贝尔370核心、地球完全在一条直线上时，引力会把背景星系的像‘掰’成一个完整的环，就像石子扔进池塘的涟漪。”这个环的背景星系距离地球140亿光年，是目前已知被艾贝尔370透镜放大的“最远客人”。
观测“爱因斯坦环”需要极致的耐心。2022年8月，团队用ALMA射电望远镜追踪环的旋转，发现它像唱片一样顺时针转动，转速每小时3000万公里（相当于地球到太阳距离的1/5）。“这其实是背景星系的自转，”小杨解释，“艾贝尔370的引力虽然扭曲了它的像，却没改变它的旋转方向——就像你把照片旋转180度，里面的人还是朝原来的方向站着。”
环上的“瑕疵”更让团队兴奋。2023年，韦伯望远镜发现环的一侧有个“缺口”，缺口处的光谱显示有大量的冰晶（水、二氧化碳凝结而成）。“这可能是背景星系的‘彗星带’，”陈宇推测，“冰晶反射星光，在环上形成缺口——就像戒指上缺了颗钻石，反而更特别。”这个“彗星带缺口”让天文学家第一次直接观测到早期星系的冰质天体，为“宇宙水起源”提供了新线索。
三、星系团内部的“星系派对”：碰撞、合并与引力舞会
艾贝尔370的“透镜魔法”并非凭空产生，它的核心是400个星系组成的“大家庭”，这些星系像参加派对的宾客，碰撞、合并、跳着引力舞，共同塑造了复杂的引力场。2024年的“星系普查”发现，这个“派对”比想象中更热闹。
“暴力舞者”：椭圆星系的“吞并秀”
星系团中心有两颗巨大的椭圆星系（代号E1和E2），像派对上的“霸道总裁”，正用引力“吞并”周围的螺旋星系。2023年，ALMA观测到E1的周围有一圈“潮汐尾”——长达10万光年的气体流，像被扯断的珍珠项链。“这是E1去年‘吃掉’一个螺旋星系的证据，”小杨指着气体流动图，“螺旋星系的恒星被E1俘获，气体被甩出来，形成尾巴。”
“优雅舞伴”：螺旋星系的“双人转”
在星系团边缘，一对螺旋星系（代号S1和S2）正跳着“双人芭蕾”。它们的旋臂像交握的双手，相互缠绕却不碰撞，距离以每小时50万公里的速度缓慢靠近。“它们在跳‘引力探戈’，”陈宇比喻，“再过10亿年，它们会合并成一个更大的螺旋星系，像舞伴拥抱后融为一体。”
“孤独旁观者”：不规则星系的“角落发呆”
派对角落有个不规则星系（代号I1），形状像泼洒的颜料，没有旋臂也没有核心。光谱分析显示，它的气体含量是其他星系的1/10，恒星年龄都在100亿年以上——“它像个‘退休老人’，见证了星系团的所有派对，现在躲在角落回忆往事，”小杨说，“它的存在证明，艾贝尔370的‘派对’已经持续了至少100亿年。”
四、引力透镜的“寻宝游戏”：寻找宇宙“婴儿星系”
艾贝尔370的“放大镜”不仅能扭曲像，还能放大极其遥远、暗弱的星系，帮天文学家寻找宇宙“婴儿期”的星系。2024年，团队启动了“宇宙考古计划”，用艾贝尔370当“时光机”，寻找120亿年前的星系“胚胎”。
“宝藏地图”：暗物质晕的“引力陷阱”
要找“婴儿星系”，得先知道哪里是引力透镜的“热点”。团队用超级计算机模拟艾贝尔370的暗物质晕，发现核心区域有个“引力陷阱”——那里的时空扭曲最强，能把背景星系的光放大20倍。“这像渔网捕鱼，”陈宇解释，“暗物质晕的‘网眼’越小（密度越高），捕到的‘鱼’（遥远星系）越多。”
“挖宝工具”：韦伯望远镜的“红外透视眼”
宇宙“婴儿星系”的光被星际尘埃遮挡，普通光学望远镜看不见，必须用韦伯望远镜的红外镜头“透视”。2024年3月，团队在“引力陷阱”里找到一个直径仅1000光年的星系，年龄约13亿年（宇宙年龄38亿年时），像颗刚发芽的种子。“它的恒星形成率是银河系的100倍，”小杨指着红外图像，“像宇宙婴儿在拼命吃奶（吸积气体），长得飞快。”
“宝藏惊喜”：发现“双生婴儿星系”
更惊喜的是，这个“婴儿星系”旁边还有个更小的伴星系，两者相距仅5000光年，像双胞胎。“它们可能诞生于同一个气体云，”陈宇推测，“就像地球上的双胞胎，宇宙也有‘星系双胞胎’。”这对“双生婴儿”的发现，让天文学家第一次观测到早期星系的“批量生产”，为“星系如何成群诞生”提供了样本。
五、科学家与“龙”的日常：观测、争吵与顿悟
研究艾贝尔370的日子并非一帆风顺，团队和“宇宙龙”“微笑弧”的相处，充满了科学家的日常：熬夜观测、数据争吵、灵光乍现的顿悟。
“龙鳞脱落”的恐慌
2023年冬天，小杨发现“宇宙龙”的龙鳞（蓝色恒星形成区）亮度下降了30%，以为观测设备出了问题。“我连夜检查了三次望远镜，校准了五次光谱仪，”小杨回忆，“结果发现是背景星系的恒星形成率真下降了——可能是它内部的气体被‘吃’光了，像龙老了掉鳞。”这场“恐慌”让团队意识到：引力透镜不仅能“放大”宇宙，还能“监视”遥远星系的“健康状况”。
“微笑真假”的争论
“微笑弧”刚被发现时，团队分成两派：一派认为是引力透镜的真实像，另一派觉得是图像处理时产生的“伪影”。争论持续了三个月，直到2023年用ALMA射电望远镜观测到弧的氢气体流动，才证实它是真实的。“我们用射电数据‘画’出弧的三维结构，像给微笑拍了张CT，伪影可做不到这点，”陈宇笑着说，“科学争论就像给龙拔牙，疼但必要。”
“顿悟时刻”：暗物质晕的“旋转舞”
2024年春天，陈宇在整理“微笑弧”的曲率变化时，突然发现曲率变化和艾贝尔370的暗物质晕旋转周期吻合。“我盯着数据看了整晚，突然明白：暗物质晕不是静止的‘骨架’，而是会旋转的‘舞者’！”这个顿悟让团队推翻了“暗物质晕静态模型”，提出“旋转暗物质晕”新理论，相关论文发表在《自然·天文学》上，标题是《艾贝尔370的引力透镜效应：暗物质晕的旋转舞步》。
六、公众的“宇宙画廊”：从线上到线下的奇幻展览
艾贝尔370的“透镜万花筒”火出了科学圈，2024年，全球掀起“宇宙画廊”热潮，普通人也能走进“引力魔法”的世界。
“线上画廊”：人人都是“宇宙策展人”
NASA推出“艾贝尔370虚拟画廊”，网友可以上传自己用AI生成的“透镜图像”（基于真实数据），最受欢迎的作品会被印成海报。“有个网友把‘微笑弧’和‘宇宙龙’合成‘龙衔微笑’图，点赞超1000万，”陈宇说，“公众的创作力比我们想的更丰富。”
“线下展览”：触摸宇宙的“扭曲之美”
上海天文馆举办“艾贝尔370：引力透镜的奇幻世界”特展，入口处用柔性屏打造“动态微笑弧”，观众走过时，弧会随人体感应“微笑”；展厅中央的“宇宙龙”模型用3D打印，龙鳞是可拆卸的LED灯，观众能亲手“点亮”龙身上的恒星形成区。“有个小女孩问我：‘龙会不会飞走？’”策展人李华说，“我告诉她：‘龙一直在飞，它的光走了80亿年才到这里，现在正看着你呢。’”
“教育实验”：让孩子当“引力侦探”
北京中关村三小开展“艾贝尔370侦探课”，学生们用简易望远镜观测艾贝尔370的亮度变化，记录“龙鳞闪烁”的规律。“孩子们发现，龙鳞的亮度变化和背景星系的恒星形成率有关，”科学老师王老师说，“他们用折线图像‘破案’，最后得出结论：‘龙鳞变亮=星系在造宝宝（恒星）’，比课本知识记得还牢。”