引力透镜以前所未有的细节揭示暗物质的细微结构
一个研究小组利用ALMA观测到的MGJ0414+0534系统的引力透镜,以前所未有的细节绘制了暗物质分布图,证实了冷暗物质理论,并为进一步发现宇宙中占主导地位但难以捉摸的成分铺平了道路。
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。
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。
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