不久前科学家发现,宇宙要比我们先前认为的丰富的多,在可观测宇宙内有超过2万亿个星系。但是它们之中有许多非常遥远并且昏暗的矮星系,因此要观测它们实际上是一项异常艰巨的任务。那么,我们有办法探测到它们吗?
我们知道星系距离我们越远,它就越暗。这部分是因为一个物体的亮度反比于距离的平方(即反平方定律)。另外,由于宇宙正在膨胀,因此星系的昏暗程度就更加显著了。因此那些小型的矮星系就非常难被观测到。这的确是个问题,因为在本地宇宙中矮星系的数量非常庞大,因此如果忽略它们我们就会错过很多。
但幸好我们有相对论,通过一种称为引力透镜的效应我们就可以观测到这些矮星系。在广义相对论发表后,爱丁顿在1919年就观测到星光在经过大质量的恒星时会偏折。这意味着,如果有一个离我们比较近的星系位于遥远星系和地球之间,通过引力透镜,遥远的星系会显得比原先更亮,这就好比是透镜可以放大和变亮远处的恒星。
最近,一个科研团队利用引力透镜观测了红移在z = 1和z = 3的昏暗矮星系。在这个红移之间,就代表我们看到的这些矮星系是出现在宇宙诞生后的20 - 60亿年,在这个时期正是恒星诞生的高峰期。他们发现,红移越大(即宇宙越年轻),矮星系的数量就越多。这些早期矮星系中的大多数恒星都比较热和明亮,因此会辐射大量的紫外线,驱使了宇宙早期的再电离时期。
在2018年,当詹姆斯·韦伯太空望远镜发射后,我们会获取更多关于这些遥远、昏暗的星系的信息。到那时,引力透镜将帮助我们探索星系形成的关键时期。