中文簡(jiǎn)介：利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一些證據(jù)，證明有小團(tuán)暗物質(zhì)扭曲了來(lái)自遙遠(yuǎn)類星體的光線。哈勃望遠(yuǎn)鏡的新觀測(cè)結(jié)果提供了迄今最小的暗物質(zhì)聚集團(tuán)證據(jù)，有望進(jìn)一步指導(dǎo)科學(xué)家尋找神秘物質(zhì)。
由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的“四軸”圖像。圖片:NASA, ESA, A. Nierenberg (JPL)和T. Treu (UCLA)
科學(xué)家利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了小塊暗物質(zhì)扭曲了來(lái)自遙遠(yuǎn)類星體的光線的證據(jù)。
規(guī)則的物質(zhì)似乎只構(gòu)成了宇宙的一小部分——更多的物質(zhì)似乎是所謂的“黑暗”物質(zhì)，它們通過(guò)引力影響規(guī)則物質(zhì)，但無(wú)法直接探測(cè)到。最被廣泛接受的解釋暗物質(zhì)的理論認(rèn)為，暗物質(zhì)是一種緩慢移動(dòng)的粒子，可以在宇宙中形成暗物質(zhì)聚集團(tuán)。哈勃望遠(yuǎn)鏡的新觀測(cè)結(jié)果提供了迄今為止最小暗物質(zhì)聚集團(tuán)的證據(jù)，這有望進(jìn)一步指導(dǎo)科學(xué)家尋找這種神秘物質(zhì)。
幾十年來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)意識(shí)到，他們觀察物體運(yùn)動(dòng)的方式和他們預(yù)測(cè)這些物體運(yùn)動(dòng)的方式之間存在著各種差異，這些差異將被一個(gè)未觀測(cè)到的質(zhì)源所固定。這導(dǎo)致了一種流行的理論，以“冷”或慢運(yùn)動(dòng)的暗物質(zhì)(相對(duì)于快速、“熱”的暗物質(zhì))為特征，以及使用望遠(yuǎn)鏡、粒子對(duì)撞機(jī)和敏感粒子探測(cè)器來(lái)尋找這種質(zhì)量的各種搜索。暗物質(zhì)應(yīng)該在比星系小得多的規(guī)模上聚集在一起，但是直到現(xiàn)在科學(xué)家們還沒有發(fā)現(xiàn)這種聚集的證據(jù)。
對(duì)暗物質(zhì)聚集團(tuán)的搜索依賴于一種叫做引力透鏡的概念。質(zhì)量扭曲了時(shí)空本身的形狀，因此科學(xué)家可以根據(jù)質(zhì)量如何改變遙遠(yuǎn)背景光的外觀來(lái)尋找質(zhì)量源。這種扭曲會(huì)導(dǎo)致像類星體這樣的明亮物體在夜空中以多重影像的形式出現(xiàn)。21世紀(jì)初，科學(xué)家Leonidas Moustakas和Ben Metcalf發(fā)明了一種方法，他們將注意力集中在一個(gè)插入星系產(chǎn)生四幅背景光源圖像的物體上(通常是一個(gè)明亮的，遙遠(yuǎn)的物體，叫做類星體)。但較小的干涉物體，如暗物質(zhì)暗物質(zhì)聚集團(tuán)，可以改變圖像的亮度。比較這四幅圖像中的每一幅，研究人員就可以確定是否存在更小的暗物質(zhì)暈或暗物質(zhì)聚集團(tuán)。
但是過(guò)去的觀測(cè)有一個(gè)問題:其他輕的物體也會(huì)引起扭曲，并產(chǎn)生一種類似暗物質(zhì)的信號(hào)，稱為微透鏡?？茖W(xué)家安娜·尼倫伯格現(xiàn)在在加州理工學(xué)院的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工作，她意識(shí)到類星體會(huì)釋放一種被稱為“核窄帶輻射”的輻射，這種輻射不會(huì)受到微透鏡的影響，而哈勃望遠(yuǎn)鏡可以觀測(cè)到這種輻射。她和她的團(tuán)隊(duì)是在2014年第一次提交了一份研究這些排放的提案，當(dāng)時(shí)她還是一個(gè)研究生。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的等待、數(shù)據(jù)采集和對(duì)其中8個(gè)“四軸”的分析后，他們?cè)凇痘始姨煳膶W(xué)會(huì)月報(bào)》上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。
尼倫伯格對(duì)吉茲莫多說(shuō):“這對(duì)我這個(gè)早期的職業(yè)科學(xué)家來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的肯定?！奔澞嗾f(shuō)，一開始她只是對(duì)自己的提議被選中感到興奮，而且她將能夠規(guī)定哈勃望遠(yuǎn)鏡應(yīng)該指向哪里。
由加州大學(xué)洛杉磯分校的Daniel Gilman領(lǐng)導(dǎo)的另一篇發(fā)表在同一期刊上的論文認(rèn)為，這些數(shù)據(jù)更符合包含聚集現(xiàn)象的冷暗物質(zhì)模型，而不是沒有聚集現(xiàn)象的模型。能產(chǎn)生所觀察到的效果的最小的暗物質(zhì)聚集團(tuán)應(yīng)該在太陽(yáng)質(zhì)量的100萬(wàn)到1000萬(wàn)倍之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于星系，甚至可能太小而不能容納恒星。它只是一大塊暗物質(zhì)。
這是一個(gè)令人興奮的觀察?！白咏Y(jié)構(gòu)透鏡一直想從本質(zhì)上揭示暗物質(zhì),但這個(gè)計(jì)劃推遲了近二十年,因?yàn)榧夹g(shù)問題，所以很長(zhǎng)一段時(shí)間只有七子結(jié)構(gòu)透鏡才能充當(dāng)研究合適的鏡頭,”安妮卡彼得,俄亥俄州立大學(xué)物理學(xué)副教授他并沒有參與這項(xiàng)研究,對(duì)天文在線在一封電子郵件中說(shuō)。吉爾曼的論文表明，隨著樣本量的增加，暗物質(zhì)的性質(zhì)會(huì)受到多大的限制?！盎旧?，最簡(jiǎn)單的冷暗物質(zhì)模型仍然有效，而且在更多這樣的四軸飛行器中會(huì)得到更好的測(cè)試。
這只是冷暗物質(zhì)存在的進(jìn)一步證據(jù)，科學(xué)家們?nèi)栽趯ふ疫@種冷暗物質(zhì)可能是由什么組成的。尼倫伯格說(shuō)，目前科學(xué)家還不能確定暗物質(zhì)是一種可以在地球?qū)嶒?yàn)中發(fā)現(xiàn)的粒子。但這篇論文是對(duì)冷暗物質(zhì)是否是科學(xué)家應(yīng)該尋找的暗物質(zhì)的一種初步檢驗(yàn)。當(dāng)然，科學(xué)家們還沒有想到暗物質(zhì)是一種完全瘋狂的東西，這種可能性還沒有被排除在外。我們必須要有耐心;畢竟，粒子搜尋通常需要幾十年。
研究人員將繼續(xù)尋找這些透鏡，這將進(jìn)一步限制暗物質(zhì)的性質(zhì)。還有更多的哈勃數(shù)據(jù)需要篩選，尼倫伯格說(shuō)，即將建成的維拉魯賓天文臺(tái)將有望發(fā)現(xiàn)更多。對(duì)暗物質(zhì)的研究仍在繼續(xù)。
作者: gizmodo
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