太空中非凡的“愛因斯坦十字架”揭示了暗物質(zhì)的藏身之處

一個(gè)排列在深空的物體的偶然配置剛剛揭示了一個(gè)巨大的球體的藏身之處暗物質(zhì).

像這樣的配置被稱為愛因斯坦十字架，通常由四個(gè)不同的光點(diǎn)組成。這個(gè)名為 HerS-3 的特殊示例具有前所未有的功能。在十字架的中心出現(xiàn)了第五個(gè)光點(diǎn)。

“那不應(yīng)該發(fā)生，”理論天體物理學(xué)家查爾斯·基頓說美國(guó)羅格斯大學(xué)新不倫瑞克分校。“你無法在中心獲得第五張圖像，除非質(zhì)量發(fā)生了不尋常的事情，使光線彎曲?！?/p>

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愛因斯坦十字架本身就是一種特別罕見的宇宙現(xiàn)象，它是由光在時(shí)空中傳播而產(chǎn)生的，并因巨大的引力場(chǎng)的存在而扭曲。當(dāng)來自遙遠(yuǎn)物體（例如星系）的光穿過這個(gè)彎曲的時(shí)空時(shí)，它可以分裂成產(chǎn)生它的星系的四個(gè)圖像，就像十字點(diǎn)一樣。

因?yàn)楣饩€圍繞中心質(zhì)量彎曲，所以你看不到十字中心背景物體的第五個(gè)圖像;如果中心有燈，通常是前景中的東西。

HerS-3 是一個(gè)塵埃覆蓋的恒星形成星系，靠近可見宇宙的邊緣，發(fā)出的光已經(jīng)傳播了 117 億年才到達(dá)我們。

即使乍一看，這似乎也很不尋常。當(dāng)法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心 （CNRS） 的天文學(xué)家皮埃爾·考克斯 （Pierre Cox） 領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)對(duì)它進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)他們的直覺是正確的：來自中心點(diǎn)的光與它周圍的四個(gè)點(diǎn)來自相同的距離。

“我們當(dāng)時(shí)想，'到底是什么？'考克斯說.“它看起來像一個(gè)十字架，中間有這個(gè)圖像。我知道我以前從未見過這種情況。

為了找出導(dǎo)致奇怪圖像的原因，研究人員研究了一系列可能的解釋。最初，他們認(rèn)為這是一個(gè)故障，但事實(shí)證明這是相當(dāng)真實(shí)的。計(jì)算機(jī)建模還排除了任何前景星系作為特殊透鏡的解釋。

最終，他們只能得出結(jié)論，時(shí)空扭曲區(qū)域背后的機(jī)制一定是我們實(shí)際上看不到的東西：暗物質(zhì)。

“我們只使用可見星系嘗試了所有合理的配置，但都不起作用，”基頓說.“使數(shù)學(xué)和物理對(duì)齊的唯一方法是添加暗物質(zhì)暈。這就是建模的力量。它有助于揭示你看不到的東西。

暗物質(zhì)是宇宙中最大的未知數(shù)之一——一種神秘的物質(zhì)形式，僅通過引力與宇宙的其他部分相互作用。我們知道它的存在是因?yàn)橛钪嬷械囊h(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常物質(zhì)所能解釋的引力。HerS-3 的愛因斯坦透鏡就是一個(gè)很好的例子。

研究人員的建模表明，一組更近的星系，其光已經(jīng)傳播了大約 80 億年，與一大團(tuán)暗物質(zhì)或暗物質(zhì)暈相結(jié)合，產(chǎn)生了觀測(cè)到的愛因斯坦環(huán)。

這是一個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)。位于我們和 HerS-3 之間的那塊偶然的暗物質(zhì)放大了遙遠(yuǎn)的星系，讓我們可以更近距離地觀察宇宙早期時(shí)期的活躍恒星形成物體，在這個(gè)時(shí)代，星系通常太微弱而無法解析。它還提供了一種研究較近的星系群以及暗物質(zhì)暈本身的方法。

“本研究揭示了具有特殊愛因斯坦十字和第五個(gè)中心圖像的 HerS-3 系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)特的天體物理實(shí)驗(yàn)室，可以在小空間尺度上探索宇宙演化高峰期幾乎邊緣的塵埃星暴星系，重要的是，研究 HerS-3 透鏡星系群的特征以及相關(guān)大質(zhì)量暗物質(zhì)暈的特性，"研究人員在他們的論文中寫道.

該研究已發(fā)表在天體物理學(xué)雜志.

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