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

一個排列在深空的物體的偶然配置剛剛揭示了一個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，通常由四個不同的光點組成。這個名為 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)了第五個光點。

“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。”

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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，它是由光在時空中傳播而產(chǎn)生的，并因巨大的引力場的存在而扭曲。當來自遙遠物體（例如星系）的光穿過這個彎曲的時空時，它可以分裂成產(chǎn)生它的星系的四個圖像，就像十字點一樣。

因為光線圍繞中心質(zhì)量彎曲，所以你看不到十字中心背景物體的第五個圖像;如果中心有燈，通常是前景中的東西。

HerS-3 是一個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 億年才到達我們。

即使乍一看，這似乎也很不尋常。當法國國家科學(xué)研究中心 （CNRS） 的天文學(xué)家皮埃爾·考克斯 （Pierre Cox） 領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊對它進行觀測時，他們發(fā)現(xiàn)他們的直覺是正確的：來自中心點的光與它周圍的四個點來自相同的距離。

“我們當時想，'到底是什么？'考克斯說.“它看起來像一個十字架，中間有這個圖像。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，他們認為這是一個故障，但事實證明這是相當真實的。計算機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，時空扭曲區(qū)域背后的機制一定是我們實際上看不到的東西：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為宇宙中的引力遠遠超過正常物質(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，與一大團暗物質(zhì)或暗物質(zhì)暈相結(jié)合，產(chǎn)生了觀測到的愛因斯坦環(huán)。

這是一個了不起的發(fā)現(xiàn)。位于我們和 HerS-3 之間的那塊偶然的暗物質(zhì)放大了遙遠的星系，讓我們可以更近距離地觀察宇宙早期時期的活躍恒星形成物體，在這個時代，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中心圖像的 HerS-3 系統(tǒng)是一個獨特的天體物理實驗室，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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