引力如何扭曲光線
引力顯然很重要。它可以將您的腳壓到地球上，因此您不會飛入太空，並且（同樣重要的是）它還可以防止冰淇淋從圓錐體的桶中漂浮出來！在過去的數百年中，我們已經學到了很多有關引力的知識，但是我們發現的最奇怪的事情之一是，宇宙中的大部分引力來自一個稱為“暗物質”的無形來源。而我們的望遠鏡可能不能直接看到暗物質，但是引力透鏡現象可以幫助我們進一步瞭解暗物質。
情況的嚴重性
任何具有質量的東西都稱為物質，所有物質都具有引力。引力作用於具有質量的所有事物，並扭曲時空，這是宇宙的基礎。像駱駝，甜甜圈甚至回形針之類的東西都存在時空扭曲，但是隻有一點點，因為它們的質量不是很大。
但是巨大的星系團是如此之大，以至於它們的引力產生了一些非常奇怪的效果。光本是沿直線傳播，但有時其路徑會彎曲。當光靠近一個大物體時，時空會扭曲，以至於背離了光必須遵循的路徑。通常會被星系團阻擋的光會在其周圍彎曲，從而產生光源的增強（有時甚至是多個）圖像。這個過程稱為引力透鏡，它將星系團變成巨大的星際放大鏡，使我們可以窺見通常遙不可及甚至連我們最大的望遠鏡都看不到的宇宙物體。
哈勃“看見”黑暗物質
讓我們回顧一下-物質扭曲時空。物質聚集越多，引力越強，其引力透鏡效應越大。實際上，通過研究“鏡頭”物體，我們可以繪製出導致變形的不可見物質的數量和位置！
多虧了引力透鏡，科學家們才測量了許多星系團的總質量，這表明他們所看到的所有物質不足以產生他們所觀察到的扭曲效應。引力要比可見的東西要大得多！科學家認為暗物質是造成這種差異的原因。它是我們的眼睛和望遠鏡看不到的，但它無法掩蓋它的引力！
我們所看到的與我們所知道的必須存在的地方之間的不匹配可能看起來很奇怪，但這並不難想象。您知道人們不能在空中漂浮，所以如果您看到一個人似乎只是在空中漂浮呢？您馬上就會知道，即使看不到它們，也必須有某種物體將他舉起。
我們對哈勃太空望遠鏡的觀測有助於揭開暗物質的神秘面紗。通過與哈勃望遠鏡一起研究引力透鏡狀的星系團，天文學家已經弄清楚了宇宙中有多少物質是“正常的”，多少是“黑暗的”。即使正常的物質構成了從泡菜到行星的所有東西，但是宇宙中的暗物質比所有正常物質加起來要多至少五倍！
WFIRST將擴大搜索範圍
我們下一個主要的太空望遠鏡之一，廣域紅外測量望遠鏡（WFIRST），將把這些引力透鏡觀測帶到一個新的高度。WFIRST足夠靈敏，可以使用弱引力透鏡來觀察暗物質團塊如何扭曲遙遠星系的出現。通過觀察這種小規模的鏡頭效應，科學家將能夠填補我們對暗物質理解的更多空白。
WFIRST將觀測到的天空面積是哈勃望遠鏡的100倍，但具有相同的出色圖像質量。WFIRST的第一年將收集大量數據，這將使科學家能夠進行深入的研究，而以前的望遠鏡可能要花費數百年的時間。
WFIRST的弱引力透鏡觀測結果使我們可以回望比哈勃所能看到的更遠的時間。科學家認為，宇宙潛在的暗物質結構通過吸引正常物質在銀河系的形成和演化中發揮了重要作用。看到宇宙的早期階段，將有助於科學家闡明其隨著時間的推移如何演化，並可能為宇宙如何繼續演化提供線索。我們不知道未來會怎樣，但是WFIRST將幫助我們找到答案。
即使對於科學家來說，這門科學也是令人難以置信的。我們（NASA）當前和將來的望遠鏡計劃會幫助解開宇宙的這些奧秘。
譯自NASA：How Gravity Warps Light。
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