借助引力透镜窥探远古的恒星形成活动
对于天文观测来说，引力透镜的存在无异于天赐良机：一个天体无论自身多么暗淡，只要能在其前方找到位置合适的引力源，看上去它的亮度都会提升不少。多少年来，天文学家利用这一效应或强或弱的各种形式，已经揭示了无数远古星系的踪影，寻得了成批的系外行星和其他小型天体。而近来美国密歇根大学以及NASA戈达德太空飞行中心的研究者又将引力透镜的应用向前拓展一步，让它变成了真正意义上的放大镜，解析出远方星系几近不可思议的细节。
引力透镜效应示意。图片提供：NASA, ESA, Andrew Fruchter (STScI), and the ERO team (STScI + ST-ECF)
这个被解析的目标距离地球原本并不出名，只有SGAS J111020.0+645950.8这样一个长而枯燥的名字。这里的SGAS是斯隆巨弧巡天（Sloan Giant Arcs Survey）的缩写，该项目的主旨在于从斯隆数字巡天的数据中鉴别潜在的引力透镜现象，并针对它们开展后续观测。而SGAS J111020.0+645950.8就是这样一个典型的候选目标——在颜色偏红的场星系背景中，它作为一道蓝色光弧的形象分外显眼。
哈勃空间望远镜拍下的SGAS J111020.0+645950.8，也就是图中左侧的蓝色弧形光带。图片提供：NASA, ESA, and T. Johnson (University of Michigan)
SGAS J111020.0+645950.8距离地球足有110亿光年之遥。在其光线射向地球的半途，距离它本身大约50亿光年的地方存在一个大质量星系团，星系团强大的引力场将这个SGAS星系的影像扭曲并增亮成了上图所见的模样。因此，SGAS团队将它选为使用哈勃从事深入考察的70余个强引力透镜样本之一。
哈勃的观测并非重点。这次真正的引人入胜之处在于，获得实测数据之后，研究者运用图像重构技术，还原了SGAS J111020.0+645950.8的本来面目——一个侧向我们的盘星系。而且重构后的影像分辨率极高，足以解析出这个宽约23000光年的星系中小至100余光年的团块状区域，其中正在发生着激烈的恒星形成活动。如果不是借助引力透镜的放大，这是完全不可能实现的：对于一般的非透镜星系而言，在如此遥远的距离上，哈勃望远镜也只能辨识出其中几千光年尺度上的结构，比这次的结果粗糙数十倍。
SGAS J111020.0+645950.8的原始图像（背景）与重构后的样子（插图）。图片提供：NASA, ESA, and T. Johnson (University of Michigan)
传统的星系演化模型认为，在上百亿光年的距离上，恒星形成过程应该能够延展上千亿光年，而不会集中在这次解析出的小型团块内。先前的观测并没有注意到这一点，实际上如果SGAS J111020.0+645950.8没有受到前景星系团的引力场影响，在现有望远镜的视场中，它也不过是一个均匀而模糊的斑块而已，根本就不会得到太多的关注，遑论向已有理论提出挑战。
那么SGAS J111020.0+645950.8的团块状恒星形成区究竟是这一距离星系中的个例，还是普遍现象？目前还不得而知，但至少人们有必要重新审视早期宇宙中的产星历史了。当然，今后如果能将类似的重构方法用到更多的引力透镜样本中去，远方星系就有望更清晰地显露自身，进一步助力星系和宇宙学探索。
