愛因斯坦十字架，揭示了暗物質的存在，解釋了四重影的現象

2023-04-01 02:03:43

結合最新的理論預測、數據處理工具和哈勃望遠鏡的觀測結果，一團冷暗物質的存在得到了證實。根據愛因斯坦的廣義相對論，大質量天體在靠近引力場時會導致光線偏轉，就像穿過透鏡一樣，揭示了引力透鏡效應。最著名的例子是:愛因斯坦的十字架證明了暗物質的存在，並解釋了四重陰影現象。

利用哈勃望遠鏡和廣義相對論的一項新技術揭示了有史以來發現的最小暗物質質量，它比銀河系中的暗物質暈小10萬倍。

這些(相對)微小的暗物質群與一個領先的暗物質理論非常一致，天文學家稱之為冷暗物質。

洛杉磯加利福尼亞大學的天體物理學家託馬索·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，結果非常好。」

事實上，我們不知道暗物質是什麼。我們無法直接探測到它。我們真正知道的是，如果我們把當前的物理學應用到我們可以直接觀察到的東西上，那麼宇宙就不會像它應該表現的那樣。例如，銀河系外緣的恆星移動得比它們應該的要快，就像它們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」，關於它是如何工作的有幾種假說。其中包括熱暗物質，其中「熱」指的是「接近光速的粒子運動」；而冷暗物質，「冷」指的是「粒子比相對論移動得慢」。

你知道，熾熱的暗物質移動太快，無法容納更小的碎片。如果暗物質移動得更慢——正如冷暗物質理論所說——那麼這些小碎片應該就在那裡。......

大多數觀測證據和當前模型都支持冷暗物質，但這個問題遠未解決。一項測試可以提供關於是否能找到小暗物質團的線索。

然而，要找到他們並不容易。你還記得我們怎麼不能直接觀察它嗎？相反，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，恆星繞著星系的外緣移動得太快。

星系影響的另一件事是光。如果在我們和光源之間有巨大的東西，比如一個星系團，那麼它的重力會影響彎曲度空，彎曲光路並產生光源的多個圖像。

(美國國家航空航天局、歐空局和空間碎片協委會)

這被稱為引力透鏡「1」，是愛因斯坦廣義相對論預言的效果。在極少數情況下，所涉及的物體以這樣的方式排列，即在透鏡物體周圍產生四個扭曲的圖像。這叫做愛因斯坦十字。

你想知道這和冷暗物質有什麼關係嗎？嗯，這將是一個非常酷的部分。理論上，小暗物質的引力效應應該在透鏡周圍背景光源的每幅圖像中觀察到。

因此，研究小組利用哈勃天文望遠鏡研究了八個愛因斯坦十字類星體，這八個類星體是由超大質量黑洞驅動的極其明亮的恆星系統，被巨大的未來星系的引力吸引而形成透鏡。

洛杉磯加利福尼亞大學的天體物理學家丹尼爾·吉爾曼說:「想像這八個星系中的每一個都是一個巨大的放大鏡。」

「小暗物質團就像放大鏡上的小裂縫，與你想像的光滑玻璃相比，改變了四個類星體圖像的亮度和位置。」

他們測量了來自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。他們將這些與沒有暗物質時愛因斯坦十字會是什麼樣子的預測進行了比較。

這些比較使研究小組能夠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的暗物質小10，000到100，000倍。

當然，這些發現不能排除熱暗物質的存在。(更不用說混合暗物質複雜性的增加，這是一個包含兩種類型的模型)但是這些結果確實為支持冷暗物質存在的現有工作增加了堅實的證據。

安娜·尼倫伯格是美國宇航局噴氣推進實驗室的天文學家和物理學家，她說:「天文學家以前曾進行過暗物質理論的觀測實驗。但是我們的實驗為冷暗物質小星團的存在提供了最強有力的證據。」

通過最新的理論預測、統計工具和哈勃的新觀察，我們現在得到了比以前可能的結果更可靠的結果。

「1」

光源從重力透鏡後面穿過(粒子在圖像的中心)。水圈是光源。如果沒有透鏡，你可以看到白點是光源的多重像(或愛因斯坦環)。

引力透鏡是物質(如星系團)在遠處光源和觀察者之間的分布。當光向觀察者傳播時，它可以彎曲光源發出的光。這種效應被稱為引力透鏡效應。彎曲是愛因斯坦廣義相對論的預測之一。

作者:sciencealert

FY:圓柱形

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