哈勃望远镜探测到暗物质团块了吗

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中文简介：利用哈勃太空望远镜的科学家们发现了一些证据，证明有小团暗物质扭曲了来自遥远类星体的光线。哈勃望远镜的新观测结果提供了迄今最小的暗物质聚集团证据，有望进一步指导科学家寻找神秘物质。

由哈勃太空望远镜拍摄的“四轴”图像。图片：NASA, ESA, A. Nierenberg (JPL)和T. Treu (UCLA)

科学家利用哈勃太空望远镜发现了小块暗物质扭曲了来自遥远类星体的光线的证据。

规则的物质似乎只构成了宇宙的一小部分——更多的物质似乎是所谓的“黑暗”物质，它们通过引力影响规则物质，但无法直接探测到。最被广泛接受的解释暗物质的理论认为，暗物质是一种缓慢移动的粒子，可以在宇宙中形成暗物质聚集团。哈勃望远镜的新观测结果提供了迄今为止最小暗物质聚集团的证据，这有望进一步指导科学家寻找这种神秘物质。

几十年来，科学家们已经意识到，他们观察物体运动的方式和他们预测这些物体运动的方式之间存在着各种差异，这些差异将被一个未观测到的质源所固定。这导致了一种流行的理论，以“冷”或慢运动的暗物质(相对于快速、“热”的暗物质)为特征，以及使用望远镜、粒子对撞机和敏感粒子探测器来寻找这种质量的各种搜索。暗物质应该在比星系小得多的规模上聚集在一起，但是直到现在科学家们还没有发现这种聚集的证据。

对暗物质聚集团的搜索依赖于一种叫做引力透镜的概念。质量扭曲了时空本身的形状，因此科学家可以根据质量如何改变遥远背景光的外观来寻找质量源。这种扭曲会导致像类星体这样的明亮物体在夜空中以多重影像的形式出现。21世纪初，科学家Leonidas Moustakas和Ben
Metcalf发明了一种方法，他们将注意力集中在一个插入星系产生四幅背景光源图像的物体上(通常是一个明亮的，遥远的物体，叫做类星体)。但较小的干涉物体，如暗物质暗物质聚集团，可以改变图像的亮度。比较这四幅图像中的每一幅，研究人员就可以确定是否存在更小的暗物质晕或暗物质聚集团。

但是过去的观测有一个问题:其他轻的物体也会引起扭曲，并产生一种类似暗物质的信号，称为微透镜。科学家安娜·尼伦伯格现在在加州理工学院的喷气推进实验室工作，她意识到类星体会释放一种被称为“核窄带辐射”的辐射，这种辐射不会受到微透镜的影响，而哈勃望远镜可以观测到这种辐射。她和她的团队是在2014年第一次提交了一份研究这些排放的提案，当时她还是一个研究生。经过漫长的等待、数据采集和对其中8个“四轴”的分析后，他们在《皇家天文学会月报》上发表了他们的研究结果。

尼伦伯格对吉兹莫多说：“这对我这个早期的职业科学家来说是一个巨大的肯定。”吉兹莫多说，一开始她只是对自己的提议被选中感到兴奋，而且她将能够规定哈勃望远镜应该指向哪里。

由加州大学洛杉矶分校的Daniel Gilman领导的另一篇发表在同一期刊上的论文认为，这些数据更符合包含聚集现象的冷暗物质模型，而不是没有聚集现象的模型。能产生所观察到的效果的最小的暗物质聚集团应该在太阳质量的100万到1000万倍之间，远远小于星系，甚至可能太小而不能容纳恒星。它只是一大块暗物质。

这是一个令人兴奋的观察。“子结构透镜一直想从本质上揭示暗物质,但这个计划推迟了近二十年,因为技术问题，所以很长一段时间只有七子结构透镜才能充当研究合适的镜头,”安妮卡彼得,俄亥俄州立大学物理学副教授他并没有参与这项研究,对天文在线在一封电子邮件中说。吉尔曼的论文表明，随着样本量的增加，暗物质的性质会受到多大的限制。“基本上，最简单的冷暗物质模型仍然有效，而且在更多这样的四轴飞行器中会得到更好的测试。

这只是冷暗物质存在的进一步证据，科学家们仍在寻找这种冷暗物质可能是由什么组成的。尼伦伯格说，目前科学家还不能确定暗物质是一种可以在地球实验中发现的粒子。但这篇论文是对冷暗物质是否是科学家应该寻找的暗物质的一种初步检验。当然，科学家们还没有想到暗物质是一种完全疯狂的东西，这种可能性还没有被排除在外。我们必须要有耐心;毕竟，粒子搜寻通常需要几十年。

研究人员将继续寻找这些透镜，这将进一步限制暗物质的性质。还有更多的哈勃数据需要筛选，尼伦伯格说，即将建成的维拉鲁宾天文台将有望发现更多。对暗物质的研究仍在继续。

作者： gizmodo

FY: 常Skybridge

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