最新一項天文觀測讓全球科學家振奮不已：歐洲太空總署的歐基里德太空望遠鏡，意外捕捉到迄今已知距離地球最近的「愛因斯坦環」。這個環位於約六億光年外的橢圓星系 NGC 6505，卻在它後方另有一個四十多億光年遠的星系，光線被前者強大的重力場大幅扭曲並放大，於是形成一條近乎完美的光之圓環。
事實上，NGC 6505 早在 1884 年就被發現，卻從未有人看出「環狀」結構；直至歐基里德傳回的測試影像中，科學家才驚喜地看到如此震撼的一幕，也再度證實了廣義相對論的迷人之處。
愛因斯坦環是什麼？
愛因斯坦環是愛因斯坦在廣義相對論中提出的理論預測之一，屬於強引力透鏡效應的一種極端情形，具體意思是當一個巨大質量天體正好位於地球與更遙遠的光源之間、且三者幾乎呈完美直線時，背景天體發出的光線會因前景天體的重力而彎曲，於觀測者眼中繞成一個明顯的圓環，這就是愛因斯坦環。
假使前景天體的質量分布相當均勻，且背景光源相對較大，就可能產生這種極具對稱性的影像。過去較常被提及的愛因斯坦十字，則是同樣的透鏡效應，但由於排列和質量分布未達完美對稱，最終只在視野中出現四個分散的光斑。
愛因斯坦當年曾認為，這種「光學奇觀」太過罕見，地球望遠鏡大概無緣見到。不過時至今日，隨著無線電天文學、光學望遠鏡和空間望遠鏡的進步，天文學家陸續透過哈伯望遠鏡等設備找到了數個愛因斯坦環。但先前記錄到的此類天體通常都遠在數十億光年之外，要不是影像不夠清晰，就是環不夠完整，能像此次歐基里德觀測到的案例如此近且完整的，屬於極為難得的天文寶藏。
歐基里德太空望遠鏡的重大突破
歐基里德望遠鏡於 2023 年七月搭乘火箭升空，任務目標是要為宇宙的大規模結構繪製三維地圖，特別關注暗物質與暗能量的分布。它預計將觀測超過三分之一的天空範圍、鎖定數十億個遙遠星系；不僅能協助天文學家研究宇宙加速膨脹的原因，也能幫助尋找更多像愛因斯坦環這樣的強引力透鏡現象，進而揭開暗物質與暗能量的奧祕。
特別值得注意的是，NGC 6505 本身距離我們僅約 5.9 億到 6 億光年，距離雖然在宇宙尺度上不算近，但相較於多數愛因斯坦環往往超過數十億光年，已經近了許多。此外，經由歐基里德精密影像分析，科學家在環狀光帶後方又辨識到一個此前從未被命名的遙遠星系，距離地球約 44.2 億光年。若非 NGC 6505 適時充當巨大放大鏡，人類恐怕無法這麼早就探測到這個深藏幕後的星系。
為什麼「離地球最近的愛因斯坦環」很重要？
其實，強引力透鏡效應在科學研究中扮演了非常關鍵的角色，第一，透過精準測量星系彎曲光線的程度，天文學家能推算前景星系和星系團的質量分布，甚至可用來研究暗物質在星系核心的聚集情形；第二，由於重力透鏡會放大背景天體，讓人們能觀測到原本黯淡或遙不可及的遙遠星系，挖掘更多宇宙早期或形成階段的蛛絲馬跡；第三，若能獲得足夠多的觀測樣本，我們對宇宙膨脹、暗能量和引力理論的檢驗，也會更具可信度。
這一次，NGC 6505 的觀測距離相對較近，使得天文學家有機會量測星系內恆星運動速度，並與光線偏折量進行比對，檢查廣義相對論對質量與重力關係的預測是否吻合。同時，研究團隊也發現 NGC 6505 似乎蘊含多於單純恆星總質量所能解釋的「額外質量」，暗示暗物質在星系中心的分布或許相當集中，這也開啟了後續深入研究的可能性。
而歐基里德才剛正式開始進行大面積調查，就接二連三帶來驚喜，足見這台望遠鏡的強大性能。在未來，歐基里德在可能發現多達數十萬個強引力透鏡案例，其中雖然多數是弱透鏡，但偶爾出現的近距離愛因斯坦環仍能提供無可取代的科學價值。據科學家估計，人類目前已知且拍攝到高解析度的強透鏡數量僅千餘件，而歐基里德計畫將有機會大幅推升這一領域的觀測上限！
