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光线会因时空发生弯曲,到达地球前可能已多次弯曲,那么靠光线测天体距离是否不靠谱?

 道乃智能 2017-11-22

光线在引力场中的弯曲确实会导致距离测量出现偏差,但我们在分析这种影响的程度时,首先需要考虑一个大背景。如果宇宙中这种因为引力所导致的弯曲无处存在,那么这就意味着我们的宇宙中有很多的大质量天体,而想像一下,如果宇宙中有大量这样的天体,那么由于引力的作用,天体之间的距离应该会越来越靠近,这与宇宙膨胀的观测结果和大爆炸理论都是不符合的。因此,容易想到,宇宙中的物质分布应该是相对稀疏,因此在绝大多数情况下,天体的光线在到达地球前很可能并不会经过大质量天体。

当然,说到「绝大多数情况」,这就意味着还有一些特殊的情况,这种特殊的情况就是引力透镜了。如果在光线传播的道路上突然出现了一个大质量的天体,那么光线就会发生偏转。这种光线的偏转就类似于「透镜」的作用,我们都做过类似的实验,在阳光下,用一个放大镜可以将平行的太阳光进行弯折,使之汇聚在纸上的一点,最终,因为聚焦点局部的高温,这张可怜的纸会被点燃。透镜的这种扭曲光线的作用与引力所导致的弯曲有着极大的相似性,因此,物理学家将光线在引力场中的偏折称为引力透镜效应,通过分析来自于天体背后的光源的扭曲,可以帮助研究类似于「透镜」的那些天体或者星系的引力场的性质。在考虑到引力透镜的情况下,我们在计算距离时就必须考虑引力的效果,这时,天文学家们会首先会引力透镜进行建模,根据星体在经过引力透镜之后所呈现出的图像(例如爱因斯坦环),先得到大质量天体的质量,然后根据此重新修正有关的计算结果。

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