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引力透镜效应是爱因斯坦的广义相对论所预言的一种现象。由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使得光线经过大质量天体附近时发生弯曲。如果在观测者到光源的直线上有一个大质量的天体，则观测者会看到由于光线弯曲而形成的一个或多个像，这种现象称之为引力透镜现象。引力透镜也是天体物理中最重要的研究工具和手段之一，在宇宙学暗物质、暗能量、大尺度上的引力和系外行星探测上都发挥着巨大作用。虽然天文学家用它来观察遥远的星系已经有很长一段时间了，但首先找到这些宇宙“放大镜”一直是一波三折。
来自ARC三维全天天体物理卓越中心(ASTRO 3D)和新南威尔士大学(UNSW)悉尼分校的研究人员通过光谱确认了一些强引力透镜。在这之前，研究人员已经使用Swinburne科技大学研究员Colin Jacobs开发的一种用于搜索某些数字签名的机器学习算法在数千万张星系图像筛选出了5000张。
Kim-Vy Tran及其同事利用夏威夷凯克天文台和智利的甚大望远镜已经评估了其中的77个透镜。该团队证实，在这77个透镜中，有68个是跨越巨大宇宙距离的强引力透镜。如此高的准确率表明，该算法是可靠的，而且该算法发现的潜在的数千个新的引力透镜还有待进一步确认。
图1 AGEL调查的引力透镜图片
Kim-Vy Tran 表示，通过光谱学可以绘制出引力透镜的3D照片，以证明它们是真实的，而不仅仅是偶然的叠加。
引力透镜是用来探索一系列天体物理现象的宇宙放大镜。它大大增加了科学家的观测范围，包括了即使是最强大的望远镜也无法观测到的微弱物体。除了用它可以更清楚地看到数百万光年以外的物体，新验证的强引力透镜可以帮助科学家识别构成宇宙大部分的不可见暗物质。虽然这些透镜让我们更清楚地看到数百万光年外的天体，但它们也应该让我们 “看到”构成宇宙大部分的不可见暗物质。Tran表示，“我们知道质量会使光弯曲，所以如果我们能测量光弯曲了多少，我们就能推断出那里一定有多少质量。”
“除此之外，引力透镜还可以用来研究遥远的星系中的质量分布，而这是通过其他技术无法观察到的”，墨尔本大学教授、Astro 3D主任Stuart Wyithe 说道。通过使用这些大型天空数据集来搜索许多新的引力透镜的方法，该团队获得了观察星系如何获得其质量的新机会。
获得更多离地球不同距离的引力透镜也将使科学家们对宇宙的时间线有更完整的了解，几乎可以追溯到大爆炸。
“引力透镜越多，我们就越能更好地观察这些遥远的星体，”Tran强调。“距离非常遥远的某个地方，正在发生着大量的演变：有微小的恒星形成区，将原始气体转化该星系的第一颗恒星。通过这些不同距离的引力透镜，我们可以观察到宇宙时间轴上的不同点，以便从本质上追踪从最初的星系到现在，事物是如何随时间变化的。”
加州大学戴维斯分校的Tucker Jones教授把这个新发现描述为“在了解星系如何在宇宙历史中形成方面向前迈出了一大步。”因为迄今为止，引力透镜很难识别，只有大约100个被应用于常规探测。
这项工作是ASTRO 3D星系演变与透镜（AGEL）调查的一部分。AGEL的国际研究团队的目标是用光谱学方法确认一个统计上可靠的约100个强引力透镜样本，这些透镜可以用自适应光学技术在地球两个半球全年进行观测。
为了更准确地建立引力透镜质量分布的模型，在空间上解析来源中的亚千兆的结构，并在偏转器中和沿视线搜索暗物质的子结构，该团队正在用哈勃太空望远镜对AGEL系统的一个子系统进行高分辨率成像。
该研究发表在The Astronomical Journal (www.iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac7da2)。
