38亿光年外发现罕见的“五重奏”，空间强烈扭曲，爱因斯坦又对了

自哈勃太空望远镜重新上线之后，哈勃天文学家团队又公布了一张新的哈勃巨作，这是极为罕见的“五重奏”引力透镜效应。基于此，天文学家不但再次证明爱因斯坦的正确，而且也计算出了宇宙的膨胀速率。

广义相对论是爱因斯坦的最伟大成就，这是迄今为止最强大的引力理论，牛顿的万有引力定律只是它的一种近似情况。爱因斯坦用时空弯曲来描述引力，他认为质量体会扭曲空间，当物体或者光经过该弯曲空间时，行进路径就会发生偏转，出现引力效应。

爱因斯坦预言，太阳系外的恒星发出的光，经过太阳边缘的弯曲空间时，将会发生1.74角秒的偏折。当然，牛顿引力理论也预言了光线偏转，如果把光子视为有质量的粒子，星光经过太阳边缘时将会出现0.87角秒的偏折，这个数值为爱因斯坦预言的一半。

过去百年来，天文学家不断利用日全食的机会，来测量星光偏转角度。随着测量精度越来越高，观测值越来越接近爱因斯坦的预言值，1991年测出的精度可以达到万分之一，这意味着广义相对论很好地描述了引力现象。

只有在弱引力场的情况下，牛顿引力理论才能较好地描述，到了强引力场就会失效，这时就只能完全依赖于广义相对论。近年来，天文学家直接探测到的强引力现象和天体，比如引力波、黑洞，都完美地验证了广义相对论。

除此之外，引力透镜也是广义相对论的一大重要预言，此次发现就是一个例子。图中间两个明亮的点为两个星系，它们距离地球大约38亿光年。在这两个亮点周围有四个小亮点，以及图的正中心还有一个暗淡的小光点，它们都是来自于171亿光年外的一个类星体2M1310-1714。

所谓的类星体其实是一种活跃的超大质量黑洞，它们潜伏在星系的中心，大量吞噬周围的气体云，并能发射出强大的电磁辐射，它们是宇宙中最为明亮的天体。早期星系中存在着丰富的气体云，所以类星体普遍都在极为遥远的宇宙中，距离可达几十上百亿光年。虽然类星体离我们非常远，但足够明亮，我们仍然能够观测到，它们看起来就像遥远的恒星。

在这个引力透镜效应中，两个前景星系的质量很大，它们强大的引力扭曲了附近的空间。而在这两个星系后方的遥远宇宙中恰好有一个类星体，它发出的光经过前景星系附近的弯曲空间时，就像穿过透镜一样被强烈扭曲，形成罕见的五重影像。

看到这里，大家可能会有一个困惑，就是宇宙的年龄只有138亿年，光最远只能传播138亿光年才对，但为什么这个类星体的距离达到了171亿光年呢？

其原因在于整个宇宙都在膨胀，而空间自身结构的膨胀是不受光速限制的。要知道，可观测宇宙的半径可达465亿光年，所以这个类星体在可观测宇宙中。171亿光年是这个类星体现在与地球的距离，在遥远的过去距离并没有这么远。

我们所看到的类星体景象其实是104亿年前的样子，因为它发出的光需104亿年的时间才能来到地球上。而在这些光子传向地球的过程中，由于空间膨胀，这个类星体不断远离我们，现在已经退行到171亿光年之外。

最后，根据这个引力透镜效应，天文学家还能测出宇宙的膨胀速率，也就是哈勃常数（H0），估计为74 km/s/Mpc。这个参数的含义是星系之间距离每增加326万光年（1百万秒差距），由于空间膨胀，将会导致它们互相远离的速率将会随之增加74公里/秒。

由此可知，这个位于171亿光年外的类星体，目前正以38.8万公里/秒的速度，也就是1.3倍光速，在远离我们的银河系。因此，这个类星体现在发出的光永远也追不上我们，永远也走不完它与银河系之间的浩瀚空间。