如果描述得更具体些，一个星系极其遥远，它又叫背景天体（A），其光在往地球行进的途中，突然遇到了一个天体。这个天体极为致密，又叫透镜天体或前景天体（B），它可能是黑洞、星系、星系团等。于是，这束光沿着弯曲的时空绕道而行。在地球上的我们，会看到在致密天体（B）的周围出现好几个遥远星系（A）的像，甚至会看到这些像仿佛被施了魔法，弯成了弧线。
左侧星系是遥远的天体，也就是背景天体。中间的星系是透镜天体。而最右侧的爱因斯坦环，是地球上能够看到的遥远天体的像。（来源：ESA）
背景天体、前景天体、地球三者完美对齐时，会形成一个完整的圆环，这正是“欧几里得”望远镜所捕捉到的画面。其中，前景天体是编号为 NGC 6505 的天体，距离地球约 5.9 亿光年。环形物体是背景星系被弯曲的像，其实际距离大约为 44.2 亿光年。形成如此完美的环，不只是远方星系 NGC 6505 与地球在一条线上。而是远方星系 NGC 6505 的中心与地球呈一直线。这种情况极为罕见，比奥运射击赛场上的 10.9 环更精准。据天文学家推测，这种完美爱因斯坦环在整个可观测宇宙中出现的概率低于百万分之一。因此这样的发现弥足珍贵，简直就跟买彩票中了一等奖一样。
解码光环中的暗物质密码
科学家们测量光环的亮度，同时也在测量光环的形态。实际上，他们是在读取那些隐藏在光环背后的宇宙密码。
从宇宙的尺度来看，NGC 6505 星系的距离并不远。在这个距离上，强引力透镜现象是比较少的。NGC 6505 是一个椭圆星系，其质量比银河系还小。它的质量不是很大，主要集中在中心。加上神奇的三点一线，使得光线的弯曲被很好地限制在星系周围不太大的角度里，进而产生了如此标准的爱因斯坦环。
“欧几里得”望远镜拍摄了 NGC 6505 星系的照片。在该星系中心有一个完美的爱因斯坦环。
天文学家获得了绝佳的测定星系质量的机会。借助星系的光度能够估算其质量，利用爱因斯坦环的大小也能估算透镜天体的质量。倘若后一种方法得出的质量比前者明显要高，那么多出的那部分很可能就是宇宙中最神秘的东西之一——暗物质，而这是天文学家急切想要了解的。
一个矮星系产生的引力透镜被用于研究星系团（中间）的暗物质分布，这有一张示意图（来源：NASA/ESA HST, M. Lovell）
暗物质自身不会发光，也不会吸收光。然而，它们具备质量，能够凭借引力作用对可见物质的运动产生影响。就如同在剧场中，那些看不见的钢索操控着木偶的舞姿一般，暗物质构建起了宇宙结构的隐形骨架。此次观测有其特殊之处。爱因斯坦环呈现出完整形态，这使得科学家首次能够精确计算出星系中心区域的暗物质占比为 11.1%。这个数字看似微小，但却与当前主流的冷暗物质模型预测高度相符。
近年来有研究认为暗物质不存在，只需修改引力定律就能达成“所需效果”。然而最近这项研究似乎为暗物质假说赢得了一次胜利。
穿越时空的星际信使
当我们凝视这个形成于 44.2 亿年前的爱因斯坦环时，其实是在进行一场时空跨越的对话。背景星系发出的光启程之时，太阳系刚刚诞生不过几亿年，地球还处于岩浆四处横流的原始状态。而这些光子穿越浩瀚时空抵达地球后，不但带来了远方星系的模样，也携带着宇宙演化的重要信息。与此同时，地球上最顶尖的大脑已经具备了解读星光密码的能力。
更令人兴奋的是，引力透镜效应与凸透镜相似，会把背景的星光加强。引力透镜的放大效应使得原本暗淡的遥远星系变得可以被看见，这就如同获得了一台天然的宇宙望远镜，让人类能够窥见更深邃的太空。科学家通过分析光环的光谱成分，就可以追溯宇宙早期的元素合成历史。检测到特定比例的氧元素含量以及特定比例的碳元素含量，就能够推断出该星系在宇宙青春期（大爆炸后约 30 亿年）的恒星形成速率。
下方：DESI 项目对 NGC 6505 星系进行的光谱观测结果（蓝线），其来源为 C. M. O’Riordan 等人，2025 年。
开启宇宙学的新纪元
要捕捉这样的宇宙奇迹，是需要尖端观测设备来给予支持的。“欧几里得”是一个专门用于研究暗物质和暗能量的空间天文台。它所配备的可见光成像仪（VIS），其分辨率超高，达到了 6 亿像素。它的近红外光谱仪（NISP）具备能够穿透星际尘埃的能力，并且可以捕捉到古老星系所发出的微弱光芒。它单次曝光能够覆盖的天区相当于 2 个满月的大小。“哈勃”望远镜则需要进行数百次观测才可以达到相同的范围。
