隐藏在哈勃影像背后的宇宙最终边疆

　　“它们中的科学家在对自己的宇宙进行观察后，发现了一个伟大的定律：‘宇宙每隔十厘米，必然会有一个洞。’”——刘慈欣《三体》

　　哈勃太空望远镜的阿贝尔370“前沿领域”照片。- NASA
　　在距离地球60亿光年处有一个巨大的星系团，名为阿贝尔370（Abell 370）。这个星系团包含了几百个星系。在上世纪80年代中期获得的该星系团高分辨率图像左下方，有一条巨大的明亮光弧。这条光弧并非星系团本身的结构，而是一个天体物理学现象。它由两部分构成，是星系团后方一个寻常旋涡星系被扭曲的引力透镜影像。这个星系和地球的距离两倍于阿贝尔370。
　　强大的引力扭曲了时空，导致阿贝尔370背后的光线在多个方向上发生偏转。星系团背后的星系影像因此被扭曲放大。它们变成了一系列环抱的光带和光弧。质量巨大的星系团成了一架天然望远镜，可以让天文学家对那些本因位于星系团后方很远处而无缘得见的星系进行细致观察。这些星系距离遥远，正处于宇宙的婴儿期。我们看到的这些光弧，还是宇宙大爆炸后仅数亿年时传来的。
　　拍摄这张照片总共用去了大约640个小时的观测时间，期间哈勃太空望远镜围绕地球飞行了560多圈。哈勃总共对六个星系团进行了精细描绘，阿贝尔370是其中之一，且是最后完成的一个。与这幅作品相比，2009年公布的另一张阿贝尔370照片由于观测时间较短而显得相当昏暗。

　　哈勃太空望远镜2009年拍摄的阿贝尔370星系团。- NASA
　　在完成这张照片的同时，哈勃还对星系团附近的六个“平行场（parallel fields）”区域进行了红外和可见光拍摄，并采用了和星系团完全一致的曝光时长。

　　阿贝尔370星系团周边的“平行场”照片。- NASA
　　该项目被称为“前沿领域（Frontier Fields）”，是一次针对星系团和引力透镜现象的有史以来最为深入的观测。它有助于天文学家理解恒星和星系究竟是如何出现在宇宙黑暗纪的。黑暗纪指的是宇宙史上一段空间充满氢元素且密不透光的黑暗时期。

　　阿贝尔370的数字化巡天影像（地面望远镜拍摄的照片）。- NASA
　　研究阿贝尔370这样的大质量星系团，对于测量星系团物质和暗物质的分布情况也颇有助益。引力透镜现象的特点向我们透露，阿贝尔370内存在着两个互相分离的暗物质团块。这个巨大的星系团很可能是由两个较小的星系团融合而成的。