科学家相信宇宙中存在一种看不见摸不着的奇怪物质——暗物质,因为若非如此,现代天体物理学的大厦就有崩塌的危险。

看不见的怪东西正在篡改我们的宇宙观,新发现表明它很“冷”-MAAMX

来自遥远类星体的影像在前景星系及其附近暗物质团块的引力作用下,被“一式四份”。NASA / ESA / A. Nierenberg (JPL) / T. Treu (UCLA)

暗物质可以通过引力聚集在一起,形成大小迥异的各种结构,帮助现代宇宙成形。但是一直以来,人们没有在较小的尺度上发现过暗物质团块。所以有人提出,这是因为暗物质粒子的运动速度非常快,以致于由它们凝聚而成的团块只能存在于大尺度上。这就是所谓的“热”暗物质理论。

但是近日一些科学家发现,暗物质自己的表现证明它没有那么“热”。因为人们在比以往小得多的尺度上,发现了暗物质团块的踪迹。

我们当然看不见这种看不见的物质,只能通过观察附近的恒星和星系,观察它们如何受暗物质引力的影响,来推测后者的存在。

看不见的怪东西正在篡改我们的宇宙观,新发现表明它很“冷”-MAAMX

来自NASA等机构的科学家利用哈勃太空望远镜,观测了8个受引力透镜效应影响的类星体影像。这些类星体影像中的每一个,都受前景星系及前景星系内外三维空间中暗物质引力的影响,形成了4个像。“四像类星体”是极为罕见的,因为它对类星体和前景星系以及地球观察者之间的位置排列关系要求十分严苛。

这些类星体都十分遥远,平均距离地球在100亿光年左右。充当透镜镜片的前景星系和地球的平均距离则大约是20亿光年。类星体的4个像环绕着前景星系,出现在不同的位置上。它们出现的位置和亮度,除了受星系可见物质的引力影响,还受暗物质团块引力的影响。

研究人员将观测所见的影像,和理论上不受暗物质团块引力影响时应当产生的影像进行了比较。经过复杂精密的计算后,最终得到了与暗物质团块大小有关的数据。结果表明,这些暗物质团块中最小的,质量只有银河系暗物质晕(理论上存在)的1/10000至1/100000。

发现如此之小的暗物质团块,意味着尽管理论的版本非常多,尽管针对暗物质的研究非常“热”,现实中这种“物质”的表现却非常“冷”。

看不见的怪东西正在篡改我们的宇宙观,新发现表明它很“冷”-MAAMX

如何利用遥远的类星体及引力透镜现象探测前景星系附近的暗物质团块。NASA / ESA / D. Player (STScI)

参考:

Hubble Detects Smallest Known Dark Matter Clumps

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-detects-smallest-known-dark-matter-clumps