哈勃使用四倍成像引力透镜来捕捉小块的暗物质

根据被广泛接受的“冷暗物质”理论，所有星系都嵌入到暗物质的云中。暗物质本身由缓慢移动的粒子组成，它们聚集在一起形成结构，从我们银河系质量的几十万倍到小规模的团块。美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜的新观测结果揭示了暗物质的本质及其行为。

这些哈勃图像中的每一幅都揭示了四幅扭曲的图像，即背景类星体及其围绕前景大质量星系中心核心的宿主星系。Image creditation：NASA/ESA/A.Nierenberg，NASA的喷气推进实验室/T.Treu，University of California，Los Angeles.

虽然在大中型星系周围发现了暗物质浓度，但到目前为止还没有发现小得多的暗物质团块。

在没有观测证据的情况下，这种小规模的团块，一些天体物理学家已经发展了替代理论，包括“温暖的暗物质”。这一想法表明，暗物质粒子移动很快，速度太快，无法合并，形成较小的浓度。

新的哈勃观测不支持这种情况，发现暗物质比在温暖的暗物质替代理论中要“冷”。

美国宇航局喷气推进实验室的天文学家安娜·尼伦伯格（Anna Nierenberg）博士说：“暗物质比我们所知的更小尺度更冷。

“天文学家以前曾对暗物质理论进行过其他的观测试验，但我们的实验为存在少量的冷暗物质提供了迄今为止最有力的证据。

“通过将最新的理论预测、统计工具和新的哈勃观测结果结合起来，我们现在有了一个比以前可能的更稳健的结果。

寻找没有恒星的暗物质浓度已被证明具有挑战性。然而，尼伦伯格博士和她的同事们使用了一种技术，他们不需要寻找恒星作为暗物质示踪剂的引力影响。

他们的目标是八个强大的类星体，它们位于距地球大约100亿光年的地方。

他们测量了围绕每个类星体黑洞的氧气和氖气发出的光是如何被一个巨大的前景星系的重力扭曲的，它作为一个放大透镜。透镜星系位于距离地球约20亿光年的地方。

利用这种方法，他们发现了哈勃望远镜视线上的暗物质团块，直到类星体，以及中间的透镜星系和周围。

“想象一下，这八个星系中的每一个都是一个巨大的放大镜，”洛杉矶加州大学的天文学家丹尼尔·吉尔曼博士说。

“小的暗物质团块就像放大镜上的小裂缝，改变了四个类星体图像的亮度和位置，与你期望看到的玻璃是否光滑相比。

望远镜探测到的暗物质浓度是银河系暗物质晕质量的1/10万至1/10万倍。

这些微小的星系群中有许多很可能不包含小星系，因此传统的寻找嵌入恒星的方法是不可能探测到的。

八个类星体和星系的排列如此精确，以至于扭曲效应，称为引力透镜，产生了每个类星体的四个扭曲图像。

类星体的这种四重图像是罕见的，因为前景星系和背景类星体之间几乎需要精确的对齐。

然而，天文学家需要多幅图像来进行更详细的分析。

暗物质团的存在改变了每个扭曲的类星体图像的表观亮度和位置。

研究人员将这些测量结果与类星体图像在没有暗物质影响的情况下的外观预测进行了比较。

他们用测量来计算微小暗物质浓度的质量。

美国加州大学洛杉矶分校的天文学家托马索·特劳博士说：“我们对冷暗物质模型进行了一次非常引人注目的观测测试，它以飞行的颜色通过。

科学家们本周在夏威夷檀香山举行的美国天文学会第235次会议上介绍了这一结果。

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J.R.Lu等人2020.KAPA：一种新的凯克激光制导恒星AO系统，它提高了图像质量和天空覆盖率。第235次会议，摘要#118.03

D.吉尔曼2020.具有四重像强引力透镜的暗物质性质的约束。第235次会议，摘要#133.05

本文以美国国家航空航天局提供的文本为基础。

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