摘要:結合最新理論預測，數據處理工具和哈勃望遠鏡觀測結果，證實了一團冷暗物質的存在。根據愛因斯坦的廣義相對論，大質量天體能使光線在引力場附近經過時，就像通過透鏡一樣，出現偏折現象，揭示了引力透鏡效應。而其最著名的例證：愛因斯坦十字架，證明了暗物質的存在，解釋了四重影的現象。
一項利用哈勃太空望遠鏡和廣義相對論的新技術揭示了迄今為止發現的最小的暗物質團，其質量比銀河系的暗物質暈少10萬倍。
這些（相對而言）微小的暗物質團與一種領先的暗物質理論——天文學家稱之為冷暗物質——非常吻合。
洛杉磯加利福尼亞大學的天體物理學家湯瑪索·特魯說：“我們對冷暗物質模型進行了非常有說服力的觀察測試，它非常出色地通過了。”
事實上我們並不知道暗物質是什麼。我們無法直接檢測到它。我們所真正知道的是，如果我們將當前的物理學應用於我們可以直接觀察到的事物，那麼宇宙並沒有完全按照它應該的那樣表現。 例如，在銀河系外緣的恆星運動得比它們應該的速度快，就像受到一些看不見的物質的影響一樣。
我們稱這種物質為“暗物質”，關於其工作原理有幾種假說。其中有熱暗物質-其中“熱”是指“粒子運動接近光速”； 和冷暗物質，“冷”指的是“粒子運動比相對論速度還慢”。
要知道，熱暗物質移動得太快，以至於不能容納更小的碎片。如果暗物質移動得更慢——就像冷暗物質理論中所說的那樣——那麼這些小塊就應該在那裡......
大多數觀測證據和當前的模型都傾向於冷暗物質，但這個問題遠還未得到解決。有一個測試能為小的暗物質團能否找到提供線索。
然而，要找到他們並不容易。還記得我們如何無法直接觀測它的一點是什麼嗎？取而代之的是，天文學家根據它對周圍可觀測物體的引力影響來推斷它的存在。例如，恆星圍繞星系外緣移動太快。
星系影響的另外一件事是光。如果在我們和光源之間有一些巨大的東西，比如星系團，那麼它的引力影響彎曲時空，彎曲光的路徑並創建光源的多重圖像。
(NASA, ESA, and D. Player/STScI)
這被稱為引力透鏡「1」，是愛因斯坦廣義相對論預言的效應。在極少數情況下，所涉及的物體會以這樣的方式排列，即在透鏡對象周圍產生四個扭曲的圖像。這叫做愛因斯坦十字架。
你想知道這和冷暗物質有啥什麼關係？好吧，這將非常酷的部分。小暗物質的引力影響，理論上應該可以在透鏡周圍背景光源的每個圖像中發現的差異中觀察到。
因此，研究小組使用哈勃天文望眼鏡研究8個愛因斯坦十字架類星體，它們是由超大質量的黑洞驅動的極其明亮的星系，被巨大的前景星系引力透鏡化。
加州大學洛杉磯分校天體物理學家丹尼爾·吉爾曼說：“想象一下，這八個星系中的每一個都是一個巨大的放大鏡”。
“小的暗物質團就像是放大鏡上的小裂縫一樣，改變著四個類星體圖像的亮度和位置，與如果玻璃是光滑時你所期望看到的相比。”
他們測量了類星體的光是如何被透鏡彎曲的。他們觀察了四幅圖像的亮度和位置。他們把這些和愛因斯坦十字架在沒有暗物質下應該是什麼樣子的預測進行了比較。
這些比較使得研究小組可以計算出改變圖像的暗物質團的質量。這些團塊似乎比銀河系內外暗物質的質量小10000到100000倍。
當然，這些發現不能排除熱暗物質的存在性。（更不用說混合暗物質增加的複雜性，這是一眾包含兩種類型的模型）但是這些結果確實為支持冷暗物質的存在的現有工作中增加了一個堅實的證據。
美國航天局噴氣推進實驗室的天文學家和物理學家安娜·尼倫伯格說：“天文學家之前就已開展過對暗物質理論的觀測試驗。但我們的實驗為小團冷暗物質的存在提供了迄今為止最有力的證據。”
通過最新的理論預測、統計工具和哈勃望遠鏡的新觀測，我們現在得到了一個比以前可能的結果都更為可靠的結果。
「1」
光源從引力透鏡後面經過（質點位於圖像中心）。水圈是光源，如果沒有透鏡，可以看到白點是光源的多重圖像（或愛因斯坦環）。
引力透鏡是一種物質（例如星系團）在遠處光源和觀察者之間的分佈，當光朝向觀測者傳播時，它能夠使來自光源的光彎曲。這種效應被稱為引力透鏡效應。彎曲量是愛因斯坦廣義相對論的預言之一。
作者: sciencealert
FY: cyling
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處
