太空中非凡的“爱因斯坦十字架”揭示了暗物质的藏身之处

一个排列在深空的物体的偶然配置刚刚揭示了一个巨大的球体的藏身之处暗物质.

像这样的配置被称为爱因斯坦十字架，通常由四个不同的光点组成。这个名为 HerS-3 的特殊示例具有前所未有的功能。在十字架的中心出现了第五个光点。

“那不应该发生，”理论天体物理学家查尔斯·基顿说美国罗格斯大学新不伦瑞克分校。“你无法在中心获得第五张图像，除非质量发生了不寻常的事情，使光线弯曲。”

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爱因斯坦十字架本身就是一种特别罕见的宇宙现象，它是由光在时空中传播而产生的，并因巨大的引力场的存在而扭曲。当来自遥远物体（例如星系）的光穿过这个弯曲的时空时，它可以分裂成产生它的星系的四个图像，就像十字点一样。

因为光线围绕中心质量弯曲，所以你看不到十字中心背景物体的第五个图像;如果中心有灯，通常是前景中的东西。

HerS-3 是一个尘埃覆盖的恒星形成星系，靠近可见宇宙的边缘，发出的光已经传播了 117 亿年才到达我们。

即使乍一看，这似乎也很不寻常。当法国国家科学研究中心 （CNRS） 的天文学家皮埃尔·考克斯 （Pierre Cox） 领导的一个团队对它进行观测时，他们发现他们的直觉是正确的：来自中心点的光与它周围的四个点来自相同的距离。

“我们当时想，'到底是什么？'考克斯说.“它看起来像一个十字架，中间有这个图像。我知道我以前从未见过这种情况。

为了找出导致奇怪图像的原因，研究人员研究了一系列可能的解释。最初，他们认为这是一个故障，但事实证明这是相当真实的。计算机建模还排除了任何前景星系作为特殊透镜的解释。

最终，他们只能得出结论，时空扭曲区域背后的机制一定是我们实际上看不到的东西：暗物质。

“我们只使用可见星系尝试了所有合理的配置，但都不起作用，”基顿说.“使数学和物理对齐的唯一方法是添加暗物质晕。这就是建模的力量。它有助于揭示你看不到的东西。

暗物质是宇宙中最大的未知数之一——一种神秘的物质形式，仅通过引力与宇宙的其他部分相互作用。我们知道它的存在是因为宇宙中的引力远远超过正常物质所能解释的引力。HerS-3 的爱因斯坦透镜就是一个很好的例子。

研究人员的建模表明，一组更近的星系，其光已经传播了大约 80 亿年，与一大团暗物质或暗物质晕相结合，产生了观测到的爱因斯坦环。

这是一个了不起的发现。位于我们和 HerS-3 之间的那块偶然的暗物质放大了遥远的星系，让我们可以更近距离地观察宇宙早期时期的活跃恒星形成物体，在这个时代，星系通常太微弱而无法解析。它还提供了一种研究较近的星系群以及暗物质晕本身的方法。

“本研究揭示了具有特殊爱因斯坦十字和第五个中心图像的 HerS-3 系统是一个独特的天体物理实验室，可以在小空间尺度上探索宇宙演化高峰期几乎边缘的尘埃星暴星系，重要的是，研究 HerS-3 透镜星系群的特征以及相关大质量暗物质晕的特性，"研究人员在他们的论文中写道.

该研究已发表在天体物理学杂志.

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