麻省理工學院和其他地方的天文學家已經使用了龐大的星系團作為X射線放大鏡，可以追溯到近94億年前。在此過程中，他們在恒星形成的第一個高能階段發(fā)現了一個微小的矮星系。

雖然星系團已被用于放大光波長的物體，但這是科學家第一次利用這些巨大的引力巨星來放大極端，遙遠的X射線發(fā)射現象。

他們探測到的似乎是嬰兒星系的藍點，大約是我們銀河系的1 / 10,000，正在攪動其第一顆恒星-超大質量的宇宙短命物體發(fā)出高能X射線，研究人員以亮藍色弧線的形式檢測到。

麻省理工學院卡夫里天體物理與空間研究所的研究科學家馬修·貝利斯說：“這是一個小小的藍色污跡，這意味著它是一個非常小的星系，其中包含許多最近形成的超熱，非常重的年輕恒星。”“這個星系類似于在宇宙中形成的第一個星系……在遙遠的宇宙中，以前沒有人在X射線中見過這種星系。”

貝利斯說，對這個遙遠的星系的探測證明了科學家可以使用星系團作為天然的X射線放大鏡，以挑選出宇宙早期歷史中極端的，高能的現象。

“借助這項技術，我們將來可以放大一個遙遠的星系，并對它的不同年齡部分進行年齡分析。也就是說，這部分具有2億年前形成的恒星，而另一部分則具有5000萬年前形成的恒星，并以其他方式無法做到的方式將它們分開。”貝利斯說，他將繼續(xù)升入辛辛那提大學，擔任物理學助理教授。

他和他的合著者，包括麻省理工學院物理學助理教授邁克爾·麥克唐納(Michael McDonald)，已在《自然天文學》雜志上發(fā)表了他們的研究結果。

燭光

星系團是宇宙中最重的物體，由成千上萬個星系組成，它們通過引力捆綁在一起，成為一種巨大而強大的力量。銀河星團是如此之大，它們的引力是如此之強，以至于它們可以扭曲時空的結構，彎曲宇宙和任何周圍的光線，就像大象會伸展并扭曲飛人的網一樣。

科學家將星系團用作宇宙放大鏡，并使用一種稱為引力透鏡的技術。這個想法是，如果科學家可以近似一個星系團的質量，他們就可以估計它對周圍任何光線的引力作用，以及一個團簇可以偏轉該光線的角度。

例如，想象一下面對銀河星團的觀察者是否試圖檢測位于該星團后面的物體，例如單個星系。該物體發(fā)出的光將直接朝著簇傳播，然后圍繞簇彎曲。它會繼續(xù)向觀察者行進，盡管角度略有不同，在觀察者看來是同一物體的鏡像圖像，最后可以組合為單個“放大”圖像。

科學家們使用星系團來放大光學波長的物體，但從未在電磁光譜的X射線帶中對其進行放大，這主要是因為星系團本身會發(fā)出大量X射線?？茖W家們認為，從背景源發(fā)出的任何X射線都無法從星團自身的眩光中辨別出來。

Bayliss說：“如果您試圖在群集后面看到X射線源，那就像是在真正明亮的燈光旁邊看到一支蠟燭。”“因此，我們知道這是一項具有挑戰(zhàn)性的衡量。”

X射線減影

研究人員想知道：他們能減去那明亮的光并看到背后的蠟燭嗎?換句話說，他們是否可以消除來自星系團的X射線輻射，以查看來自團簇背后并被團簇放大的，來自物體的微弱X射線?

該團隊利用美國宇航局錢德拉X射線天文臺(世界上最強大的X射線太空望遠鏡之一)的觀測結果驗證了這一想法。他們特別看了錢德拉對鳳凰星團的測量，鳳凰星團是距地球57億光年的遙遠星系團，據估計其質量約為太陽的四分之一倍，而引力效應應使其強大，自然的放大鏡。

貝利斯說：“我們的想法是盡可能使用最好的X射線望遠鏡(在這種情況下為錢德拉)，并使用自然透鏡放大并有效地使錢德拉變大，這樣您就可以看到更遠的東西。”

他和他的同事分析了錢德拉連續(xù)一個多月對菲尼克斯星團進行的觀測。他們還觀察了由兩臺光學和紅外望遠鏡(哈勃太空望遠鏡和智利的麥哲倫望遠鏡)拍攝的星團圖像。利用所有這些不同的觀點，研究團隊開發(fā)了一個模型來表征星團的光學效應，這使研究人員能夠精確地測量星團本身的X射線輻射，并將其從數據中減去。