引力透镜以前所未有的细节揭示暗物质的细微结构

引力透镜以前所未有的细节揭示暗物质的细微结构透镜系统MGJ0414+0534中的暗物质波动。蓝白色代表ALMA观测到的引力透镜图像。暗物质的计算分布以橙色显示;较亮区域表示暗物质浓度较高,暗橙色区域表示浓度较低。资料来源:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO),K.T.Inoueetal.新研究以前所未有的细节揭示了暗物质的分布,最小尺度为30000光年。观测到的分布波动为暗物质的性质提供了更好的约束。神秘的暗物质占宇宙物质的大部分。暗物质是不可见的,只有通过引力效应才能让人们知道它的存在。暗物质从未在实验室中被分离出来,因此研究人员必须依靠"自然实验"来研究它。引力透镜是自然实验的一种。有时,由于随机的机缘巧合,从地球上看,宇宙中距离不同的两个物体会位于同一条视线上。当这种情况发生时,前景天体周围的物质所造成的空间曲率就像透镜一样,使背景天体的光线路径发生弯曲,从而形成透镜图像。然而,在自然实验中很难达到探测质量小于星系的暗物质团块的高分辨率,因此暗物质的确切性质一直没有得到很好的证实。引力透镜系统MGJ0414+0534的概念图。与透镜星系相关的暗物质显示为淡蓝色和白色。星系际空间的暗物质用橙色表示。实线表示受引力弯曲的无线电波的实际路径。虚线表示透镜图像的明显观测位置。图片来源:NAOJ,K.T.Inoue由日本景代大学教授KaikiTaroInoue领导的日本研究小组利用ALMA(阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列)研究了金牛座方向上被称为MGJ0414+0534的引力透镜系统。在这个系统中,由于大质量星系对光线的引力作用,前景天体形成的背景天体图像不是一个,而是四个。借助弯曲效应和新的数据分析方法,研究小组能够以前所未有的高分辨率探测到暗物质沿视线分布的波动,最小尺度可达3万光年。家观测到的暗物质分布所提供的新约束条件与缓慢移动或"冷"暗物质粒子的模型是一致的。未来,研究小组计划通过更多的观测来进一步制约暗物质的性质。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397475.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1397475.htm

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隐藏的宇宙主干:ALMA揭示暗物质在3万光年尺度上的精细指纹

隐藏的宇宙主干:ALMA揭示暗物质在3万光年尺度上的精细指纹神代大学(日本大阪)的井上海纪太郎教授领导的研究小组利用位于智利共和国的世界上最强大的射电干涉仪--阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列(ALMA),发现了宇宙中暗物质分布的波动,其尺度小于大质量星系。这是首次在3万光年的尺度上探测到远宇宙中暗物质的空间波动。这一结果表明,即使在比大质量星系更小的尺度上,冷暗物质也会存在,这也是朝着了解暗物质真正性质迈出的重要一步。文章将发表在《天体物理学报》上。暗物质波动透镜系统MGJ0414+0534探测到的暗物质波动。较亮的橙色表示暗物质密度较高的区域,较暗的橙色表示暗物质密度较低的区域。白色和蓝色代表ALMA观测到的引力透镜天体。资料来源:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO),K.T.Inoueetal.暗物质是一种不可见的物质,占宇宙质量的很大一部分,被认为在恒星和星系等结构的形成过程中发挥了重要作用。由于暗物质不是均匀地分布在空间中,而是呈团块状分布,它的引力会轻微改变来自遥远光源的光(包括无线电波)的路径。对这种效应(引力透镜)的观测表明,暗物质与相对大质量的星系和星系团有关,但它在较小尺度上的分布情况尚不清楚。研究小组决定利用ALMA观测一个距离地球110亿光年的天体。这个天体是一颗透镜类星体MGJ0414+0534[4](以下简称"这颗类星体")。由于前景星系的引力透镜效应,这个类星体看起来是四重图像。然而,这些表观图像的位置和形状都偏离了仅仅根据前景星系的引力透镜效应计算得出的结果,这表明在比大质量星系更小的尺度上暗物质分布的引力透镜效应在起作用。引力透镜系统MGJ0414+0534的概念图。图像中心的物体表示透镜星系。橙色表示星系际空间中的暗物质,淡黄色表示透镜星系中的暗物质。图片来源:NAOJ,K.T.Inoue研究发现,即使在远低于宇宙尺度(数百亿光年)的约3万光年尺度上,暗物质密度也存在空间波动。这一结果与冷暗物质的理论预言一致,即暗物质团块不仅存在于星系内部(图2中的淡黄色),也存在于星系际空间(图2中的橙色)。这项研究中发现的暗物质团块所产生的引力透镜效应非常小,以至于很难单独探测到它们。然而,由于前景星系引起的引力透镜效应和ALMA的高分辨率,我们首次探测到了这种效应。因此,这项研究是验证暗物质理论和阐明其真实性质的重要一步。这项研究发表在K.T.Inoue等人在《天体物理学报》上发表的论文"ALMAMeasurementof10kpc-scaleLensingPowerSpectratowardtheLensedQuasarMGJ0414+0534"中。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396561.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1396561.htm

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黑洞与黑暗的启示引力波提供暗物质构成的新线索

黑洞与黑暗的启示引力波提供暗物质构成的新线索从地球向大麦哲伦云观测到的黑洞引起的微透镜事件的艺术家印象图。位于大麦哲伦云的一颗背景恒星的光线被银河系光晕中的一个推定原始黑洞(透镜)弯曲,从地球上观测时被放大。微透镜导致背景恒星的亮度发生极具特征性的变化,从而可以确定透镜的质量和距离。图片来源:J.Skowron/OGLE。大麦哲伦云的背景图像:由KevinLoch使用ESA/Gaia数据库编写的bsrender生成。图片来源:J.Skowron/OGLE。大麦哲伦云的背景图片:由KevinLoch使用ESA/Gaia数据库编写的bsrender生成。研究结果发表在《自然》和《天体物理学杂志增刊系列》上的两篇文章中。这项研究是由华沙大学天文台OGLE(光学引力透镜实验)调查的科学家进行的。各种天文观测表明,我们可以看到或触摸到的普通物质只占宇宙总质量和总能量的5%。在银河系中,恒星中每一磅普通物质就对应15磅"暗物质",它们不发射任何光,只通过引力相互作用。"暗物质的本质仍然是一个谜。大多数科学家认为它是由未知的基本粒子组成的,"两篇文章的第一作者、华沙大学天文台的PrzemekMróz博士说。"不幸的是,尽管经过数十年的努力,但没有任何实验(包括利用大型强子对撞机进行的实验)发现可能是暗物质的新粒子"。通过银河系光环看到的大质量天体对大麦哲伦云的预期微透镜事件与观测到的微透镜事件的对比。如果宇宙中的暗物质由推定的原始黑洞组成,那么在2001-2020年的OGLE勘测中将会探测到500多个微透镜事件。而实际上,OGLE项目只探测到了13次微光事件,很可能是由普通恒星引起的。图片来源:J.Skowron/OGLE。大麦哲伦云背景图片:由KevinLoch使用ESA/Gaia数据库编写的bsrender生成。图片来源:J.Skowron/OGLE。大麦哲伦云的背景图片:由KevinLoch使用ESA/Gaia数据库编写的bsrender生成。原始黑洞的奥秘和潜力自2015年首次探测到一对黑洞合并产生的引力波以来,LIGO和室女座实验已经探测到90多个此类事件。天文学家注意到,LIGO和室女座探测到的黑洞质量(20-100个太阳质量)通常比银河系中已知的黑洞质量(5-20个太阳质量)大得多。Mróz博士说:"解释为什么这两个黑洞群如此不同,是现代天文学最大的谜团之一。"一种可能的解释是,LIGO和室女座探测器发现了可能在宇宙早期形成的原始黑洞群。50多年前,英国著名理论物理学家斯蒂芬-霍金(StephenHawking)首次提出了原始黑洞的存在,苏联物理学家雅科夫-泽尔多维奇(YakovZeldovich)也独立提出了这一观点。"我们知道,早期宇宙并不是理想的均质宇宙--微小的密度波动产生了现在的星系和星系团,"Mróz博士说。"类似的密度波动如果超过临界密度对比,就可能坍缩并形成黑洞。"自从首次探测到引力波以来,越来越多的科学家猜测,这种原始黑洞可能构成暗物质的重要部分,如果不是全部的话。大麦哲伦云被银河系光环中的大质量天体透镜化的艺术印象。图片来源:J.Skowron/OGLE利用微透镜技术探索暗物质幸运的是,这一假设可以通过天文观测得到验证。我们观测到银河系中存在大量暗物质。如果它是由黑洞组成的,我们就应该能够在我们的宇宙邻域中探测到它们。鉴于黑洞不会发出任何可探测到的光,这可能吗?根据爱因斯坦的广义相对论,光线可能会在大质量天体的引力场中发生弯曲和偏转,这种现象被称为引力微透镜。"当三个物体--地球上的观测者、光源和透镜--在太空中几乎理想地对齐时,就会发生微透镜现象,"OGLE勘测的首席研究员AndrzejUdalski教授说。"在微透镜事件中,光源的光线可能会发生偏转和放大,我们观测到光源的光线会暂时变亮。"变亮的持续时间取决于透镜天体的质量:质量越大,时间越长。太阳质量天体的微透镜事件通常会持续数周,而质量比太阳大100倍的黑洞的微透镜事件则会持续数年。利用引力微透镜研究暗物质的想法并不新鲜。20世纪80年代,波兰著名天体物理学家博赫丹-帕钦斯基首次提出了这一想法。他的想法激发了三大实验的启动:波兰的OGLE、美国的MACHO和法国的EROS。这些实验的首批结果表明,质量小于一个太阳质量的黑洞可能只占暗物质的不到10%。不过,这些观测对时间尺度极长的微透镜事件并不敏感,因此对大质量黑洞也不敏感,类似于最近用引力波探测器探测到的那些黑洞。智利拉斯坎帕纳斯天文台(由卡内基科学研究所运营)夜景。OGLE项目观测站以及大麦哲伦云和小麦哲伦云。图片来源:KrzysztofUlaczykOGLE的长期观察研究在《天体物理学杂志增刊系列》(AstrophysicalJournalSupplementSeries)的这篇新文章中,OGLE天文学家介绍了对位于附近一个名为大麦哲伦云的星系中的近8000万颗恒星进行的长达近20年的光度监测结果,以及对引力微透镜事件的搜索。所分析的数据是在2001年至2020年OGLE项目的第三和第四阶段收集的。Udalski教授说:"这组数据提供了现代天文学史上对大麦哲伦云中恒星进行的时间最长、规模最大、最精确的测光观测。"第二篇文章发表在《自然》杂志上,讨论了这一发现的天体物理学后果。Mróz博士说:"如果银河系中的所有暗物质都是由10个太阳质量的黑洞组成,那么我们本应探测到258个微透镜事件。对于100个太阳质量的黑洞,我们预计会有99个微透镜事件。1000个太阳质量的黑洞--27个微透镜事件。"相比之下,OGLE天文学家只发现了13个微透镜事件。他们的详细分析表明,所有这些事件都可以用银河系或大麦哲伦云本身的已知恒星群来解释,而不是用黑洞来解释。Mróz博士说:"这表明大质量黑洞最多只能构成暗物质的百分之几。"详细计算表明,10个太阳质量的黑洞可能最多占暗物质的1.2%,100个太阳质量的黑洞占暗物质的3.0%,1000个太阳质量的黑洞占暗物质的11%。Udalski教授说:"我们的观测结果表明,原始黑洞不可能占暗物质的很大一部分,同时也能解释LIGO和室女座观测到的黑洞合并率。"因此,LIGO和室女座探测到的大质量黑洞需要其他解释。根据一种假设,它们是大质量、低金属度恒星演化的产物。另一种可能是,在球状星团等高密度恒星环境中,质量较小的天体发生了合并。Udalski教授补充说:"我们的研究成果在未来几十年内都会出现在天文学教科书中。"编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436151.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1436151.htm

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天文学家利用多重成像的引力透镜揭开超新星揭开暗物质之谜

天文学家利用多重成像的引力透镜揭开超新星揭开暗物质之谜放大到超新星兹威基:从帕洛玛ZTF相机的一小部分开始,即64个"象限"中的一个,每个象限都包含了数以万计的恒星和星系,放大后我们可以看到分别在智利和夏威夷的较大和较清晰的VLT和凯克望远镜进行的详细探索。在分辨率最高的Keck图像上,可以看到超新星Zwicky的四个几乎相同的"副本"。多重图像的产生是由于一个前景星系造成的空间扭曲,在中心位置也可以看到,大约在超新星爆炸地点和地球之间的一半。资料来源:J.Johansson由斯德哥尔摩大学奥斯卡-克莱因中心的ArielGoobar领导的团队发现了一个不寻常的Ia型超新星,即SNZwicky。Ia型超新星在测量宇宙距离方面发挥了关键作用。它们被用于发现宇宙的加速膨胀,导致了2011年诺贝尔物理学奖的获得。新发现的超新星由于其非凡的亮度和多图像的配置而脱颖而出,这是阿尔伯特-爱因斯坦的广义相对论所预测的一种罕见现象。在特殊情况下,大型天体充当了宇宙放大镜的角色。这些放大镜也创造了在天空中不同位置可见的多条光路。在帕洛玛天文台的兹威基瞬变设施探测到这颗超新星的几周内,研究小组用夏威夷毛纳克亚山顶的W.M.凯克天文台和智利的甚大望远镜的自适应光学仪器观测了SNZwicky。凯克天文台的观测解析了多张图像,证实了不寻常的超新星亮度背后的强透镜假说。美国宇航局的哈勃太空望远镜也观测到了SNZwicky的四张图像。在SNZwicky中观察到的多重成像透镜效应是由一个前景星系施加的引力场作为引力透镜的结果。在特殊情况下,大型天体充当了宇宙放大镜的角色。这些放大镜也创造了在天空中不同位置可见的多条光路。观察多幅图像不仅可以揭示强光超新星的细节,还可以提供一个独特的机会来探索导致光线偏转的前景星系的特性。这可以让天文学家更多地了解星系的内部核心和暗物质。凝聚型超新星也是非常有前途的工具,可以完善描述宇宙膨胀的模型。随着科学家们继续解开宇宙的复杂性,SNZwicky的多重成像透镜的发现为研究引力透镜现象及其对宇宙学的影响提供了新的途径。这是揭开暗物质、暗能量和我们宇宙的最终命运之谜的重要一步。"斯德哥尔摩大学的博士后、该研究的共同作者JoelJohansson说:"SNZwicky的极度放大给了我们一个前所未有的机会来研究遥远的Ia型超新星爆炸的特性,当我们用它们来探索暗能量的性质时,我们需要这些特性。该项目的主要研究者、斯德哥尔摩大学奥斯卡-克莱因中心主任ArielGoobar教授对这一重大发现表达了他的热情:"SNZwicky的发现不仅展示了现代天文仪器的卓越能力,也代表着我们在寻求了解塑造我们宇宙的基本力量方面迈出了重要一步"。斯德哥尔摩大学物理系奥斯卡-克莱因中心领导发现SNZwicky的团队:从左至右依次为EdvardMörtsell,SteveSchulze,JoelJohansson,AnaSaguésCarracedo,ArielGoobar和NikkiArendse。资料来源:奥斯卡-克莱因中心该团队的研究结果已经发表在《自然-天文学》上,论文的题目是"发现具有放大的标准烛光SNZwicky的引力透镜星系群"。该出版物对SNZwicky进行了全面的分析,包括从世界各地的望远镜收集的成像和光谱数据。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368109.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1368109.htm

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新研究表明暗物质以非局部方式与引力相互作用

新研究表明暗物质以非局部方式与引力相互作用来自SISSA的一项新研究表明,暗物质以一种非局部的方式与引力相互作用,这对传统理论提出了挑战,并为暗物质的本质提供了新的视角。研究人员利用分数微积分发现,这种非局部相互作用能更准确地描述恒星的运动,尤其是在小尺寸星系中。局部性原理指出,一个物体只受其周围环境的直接影响:遥远的物体无法即时交流,只有此时此地的物体才是最重要的。然而,在上个世纪,随着量子力学的诞生和发展,物理学家发现非局部现象不仅存在,而且是理解现实本质的基础。现在,SISSA-ScuolaInternazionaleSuperiorediStudiAvanzati最近在《天体物理学杂志》上发表的一项新研究表明,暗物质--宇宙中最神秘的成分之一--以一种非局部的方式与引力相互作用。据论文作者、博士生弗朗切斯科-贝内蒂(FrancescoBenetti)和乔瓦尼-甘多尔菲(GiovanniGandolfi)以及他们的导师安德烈亚-拉皮(AndreaLapi)说,这一发现可以为至今仍不清楚的暗物质性质提供一个全新的视角。暗物质是大自然的基本组成部分:它是我们今天在宇宙中观察到的结构形成的原因,并围绕着星系中的发光物质,促成了我们在天空中看到的恒星的运动。然而,暗物质的性质,尤其是它与较小星系中引力的相互作用,仍然是个谜。"近几十年来,科学界为了解这些神秘现象做出了巨大努力,但仍有许多问题没有答案。要探索暗物质的本质及其与引力的相互作用,可能需要一种新的方法,"这项研究的作者解释说。来自SISSA的新研究正是探索了这条引人入胜的道路。研究提出了星系暗物质与引力之间非局部相互作用的新模型:"作者说:"就好像宇宙中的所有物质都在告诉星系中的暗物质如何运动。为了模拟这种非局部性,我们使用了分数微积分,这是一种数学工具,最早开发于17世纪,最近被应用于物理学的各个领域。这种微积分的威力以前从未在天体物理学中测试过。作者解释说:"我们想知道分数微积分能否成为理解暗物质的神秘本质及其与引力相互作用的关键,令人惊讶的是,对数千个不同类型星系的实验结果表明,与标准引力理论相比,新模型能更准确地描述恒星的运动。"作者解释说:"这种非局部性似乎是暗物质粒子在一个封闭系统中的集体行为,在小尺寸星系中尤为明显。对这一现象的透彻理解可能会让我们更接近暗物质的真实面目。然而,还有许多问题有待解答。非位置性是如何精确出现的?在星系团等更大的结构中,或者在引力透镜现象中,它的影响是什么?"此外,考虑到这种新机制,有必要重新考虑宇宙学的标准模型。"我们将开展进一步的研究,探索所有这些影响以及更多的影响。我们不会惊讶地发现,关于宇宙的其他未决问题也可以通过新提出的非局域性得到解决。"在理解暗物质的性质方面取得的进展是朝着更好地了解我们的宇宙迈出的重要一步。正在进行的研究不断提供新的视角,使我们更接近于全面了解我们周围的现象。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380791.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1380791.htm

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最早的星系可能比以前认为的更小更亮 颠覆暗物质理论

最早的星系可能比以前认为的更小更亮颠覆暗物质理论在过去的一年半里,詹姆斯-韦伯太空望远镜(JamesWebbSpaceTelescope)拍摄到了宇宙大爆炸后不久形成的遥远星系的惊人图像,让科学家们第一次看到了宇宙的雏形。现在,一组天体物理学家提高了要求:找到时间起点附近最微小、最明亮的星系,否则科学家们将不得不彻底重新思考他们关于暗物质的理论。由加州大学洛杉矶分校天体物理学家领导的研究小组进行了模拟,追踪了宇宙大爆炸后小星系的形成过程,并首次将以前被忽视的气体与暗物质之间的相互作用纳入其中。他们发现,在不考虑这些相互作用的典型模拟中,所形成的星系非常微小、明亮得多,而且形成速度更快,反而显示出更暗的星系。矮星系在宇宙研究中的重要性小星系,也叫矮星系,遍布整个宇宙,通常被认为是最早的星系类型。因此,研究宇宙起源的科学家对小星系特别感兴趣。但是,他们发现的小星系并不总是和他们认为应该发现的星系一致。那些最靠近银河系的星系旋转得更快,或者密度没有模拟的那么高,这表明模型可能遗漏了一些东西,比如这些气体-暗物质的相互作用。发表在《天体物理学杂志通讯》上的这项新研究通过加入暗物质与气体的相互作用改进了模拟,并发现这些暗星系在宇宙历史的早期可能比预期的要亮得多,当时它们刚刚开始形成。作者建议科学家利用韦伯望远镜等天文望远镜寻找比预期亮得多的小星系。如果他们只找到微弱的星系,那么他们关于暗物质的一些想法可能就是错误的。斯蒂芬五重奏(Stephan'sQuintet)是由五个星系组成的视觉组合,由詹姆斯-韦伯太空望远镜提供的近千个独立图像文件合成。加州大学洛杉矶分校的天体物理学家认为,如果冷暗物质理论是正确的,韦伯望远镜应该能发现宇宙早期微小而明亮的星系。图片来源:NASA、ESA、CSA、STScI难以捉摸的暗物质本质暗物质是一种不与电磁或光相互作用的假想物质。因此,它无法用光学、电学或磁学进行观测。但暗物质确实与引力相互作用,人们从暗物质对普通物质--构成所有可观测宇宙的物质--的引力效应中推断出暗物质的存在。尽管宇宙中84%的物质被认为是由暗物质构成的,但它从未被直接探测到过。所有星系都被一圈巨大的暗物质光环所包围,科学家们认为暗物质对星系的形成至关重要。天体物理学家用来理解星系形成的"标准宇宙学模型"描述了宇宙早期的暗物质团块如何通过引力吸引普通物质,导致恒星的形成,并创造出我们今天看到的星系。由于大多数暗物质粒子(被称为冷暗物质)的运动速度被认为比光速慢得多,因此这一积累过程是逐渐发生的。了解星系形成的理论进展但是在130多亿年前,也就是第一批星系形成之前,由来自宇宙大爆炸的氢气和氦气组成的普通物质和暗物质在相对运动。气体以超音速流过移动速度较慢的暗物质的密集区,这些暗物质本应该把气体拉进来形成星系。"事实上,在不考虑流的模型中,这正是发生的情况,"加州大学洛杉矶分校博士生、论文第一作者克莱尔-威廉姆斯说。"气体被暗物质的引力吸引,形成密度大到可以发生氢聚变的团块和结块,从而形成像我们太阳这样的恒星。"但威廉姆斯和"超音速项目"团队的合著者(由加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授斯马达尔-纳奥兹领导的一组来自美国、意大利和日本的天体物理学家组成)发现,如果他们在模拟中加入暗物质和普通物质之间不同速度的流效应,气体就会落在远离暗物质的地方,无法立即形成恒星。数百万年后,当积累的气体落回星系时,恒星的形成就会同时爆发。由于这些星系在一段时间内比普通的小星系拥有更多年轻、炽热、发光的恒星,因此它们要亮得多。威廉姆斯说:"虽然流星抑制了最小星系中恒星的形成,但它也促进了矮星系中恒星的形成,使它们比宇宙中没有流星的区域更加明亮。我们预测,韦伯望远镜将能够发现宇宙中因这种速度而变得更加明亮的星系区域。事实上,它们应该如此明亮,这可能会让望远镜更容易发现这些小星系,而这些星系通常在宇宙大爆炸后3.75亿年才极难被发现。"由于暗物质是无法直接研究的,因此在早期宇宙中寻找明亮的星系斑块可以为暗物质理论提供有效的检验,而这种检验迄今为止还没有结果。"在早期宇宙中发现成片的小而明亮的星系将证实我们的冷暗物质模型是正确的,因为只有两种物质之间的速度才能产生我们正在寻找的星系类型,"霍华德和阿斯特里德-普雷斯顿天体物理学教授诺兹说。"如果暗物质的行为不像标准的冷暗物质,不存在流效应,那么这些明亮的矮星系就不会被发现,我们就需要回到绘图板上去。"编译自:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423388.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1423388.htm

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引力透镜与类星体:新方法让测量星系质量的精度提高了3倍

引力透镜与类星体:新方法让测量星系质量的精度提高了3倍洛桑联邦理工学院的研究人员利用引力透镜技术提高了类星体宿主星系质量的测量精度,为早期宇宙星系演化和黑洞形成提供了更深入的见解。这些关于类星体所在星系质量的知识有助于我们了解早期宇宙中星系的演化,有助于构建星系形成和黑洞增长的模型。这些发现最近发表在《自然-天文学》(NatureAstronomy)杂志上。该研究的资深作者、EPFL天体物理学家弗雷德里克-库尔班(FrédéricCourbin)说:"引力透镜实现了前所未有的精确度和准确性,为在遥远宇宙中获得可靠的质量估计值提供了一条新途径,而在遥远宇宙中,传统技术缺乏精确度,而且容易出现偏差。"该研究的第一作者马丁-米隆(MartinMillon)解释说:"过去曾测量过宿主星系的质量,但由于引力透镜的存在,这是在遥远的宇宙中第一次如此精确地测量宿主星系的质量。"类星体是一个超大质量黑洞的发光体,它位于宿主星系的中心,会吸积周围的物质。通常很难测量类星体的宿主星系有多重,因为类星体是非常遥远的天体,还因为类星体非常明亮,会遮住其附近的任何物体。通过引力透镜,我们可以计算出透镜物体的质量。根据爱因斯坦的引力理论,我们知道夜空中前景的大质量天体--引力透镜--是如何弯曲来自背景天体的光线的。由此产生的奇怪光环,实际上是引力透镜对背景天体光线的扭曲。SDSSJ0919+2720。资料来源:NASA、ESA和F.Courbin(瑞士EPFL)十多年前,当库尔班意识到可以将类星体和引力透镜这两者结合起来测量类星体宿主星系的质量时,他骑着自行车来到了索维尼天文台。为此,他必须在一个同时充当引力透镜的星系中找到一个类星体。斯隆数字巡天(SDSS)数据库是搜索引力透镜类星体候选者的好地方,但为了确保万无一失,库尔班必须看到透镜环。2010年,他和同事利用哈勃太空望远镜观测了4个候选类星,其中3个出现了透镜现象。在这三个候选天体中,有一个因其特有的引力透镜环而脱颖而出:SDSSJ0919+2720。库尔宾解释说:"SDSSJ0919+2720的HST图像显示,前景中有两个明亮的天体,它们都是引力透镜,可能是两个正在合并的星系。左边的是一个明亮的类星体,位于一个暗得无法观测到的宿主星系中。右边的亮物体是另一个星系,是主引力透镜。最左边的暗淡物体是一个伴星系。特征环是来自背景星系的变形光。"通过仔细分析SDSSJ0919+2720中的引力透镜环,原则上可以确定两个明亮天体的质量,如果没有共同作者艾默里克-加兰(AymericGalan)最近开发的基于小波的透镜建模技术,就不可能厘清各个天体的质量。伽兰解释说:"天体物理学最大的挑战之一是了解超大质量黑洞是如何形成的。知道了它的质量、它与宿主星系的比较以及它在宇宙中的演变过程,我们就能摒弃或验证某些形成理论"。"在本宇宙中,我们观察到质量最大的星系中心也有质量最大的黑洞。这可能表明,星系的生长受其中心黑洞辐射并注入星系的能量调节。"米隆解释说:"然而,为了验证这一理论,我们仍然需要对这些相互作用进行研究,不仅是在本地,而且还要在遥远的宇宙中进行研究。"引力透镜事件非常罕见,只有千分之一的星系会出现这种现象。由于类星体在每一千个星系中才会出现一个,因此类星体作为透镜的概率是百万分之一。今年夏天,欧空局和美国国家航空航天局(ESA-NASA)将用猎鹰-9SpaceX火箭发射"欧几里得"号任务,科学家们希望能探测到数百颗这样的透镜类星体。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373863.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1373863.htm

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