引力透镜揭示太空“火圈”内的暗物质矮星系

这个“火圈”的编号为SDP.81，是引力透镜效应的杰作。在上面的合成照片中，较近的星系充当了引力透镜（中央蓝色部分，哈勃望远镜光学图像），扭曲了背后遥远星系的光线，形成了外面的火圈（红色部分，ALMA望远镜获取的影响）。图片中的白点正是此次发现的暗物质矮星系所在的位置，但实际上并不可见。

科学家去年在太空中曾发现一个壮观的“火圈”，是两个分别距离地球120亿和40亿光年之遥的星系创造的幻象。现在，最新研究显示，“火圈”之中隐藏着一个黯淡的暗物质矮星系。相关论文已经刊登在学术期刊《天体物理学》杂志上。

根据爱因斯坦的广义相对论，物质可以扭曲时空。因此，光线经过一个大质量天体时，会发生扭曲， 产生类似凸透镜折射光线的效果，这一现象即“引力透镜”效应。前面提到的“火圈”正是引力透镜的结果，其中较近的星系充当了引力透镜（中央蓝色部分），扭曲了背后遥远星系的光线，形成了外面的火圈（红色部分）。

通过欧洲南方天文台阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）获取的影像，科学家分析发现红色“火圈”存在一些细微的扭曲，表明中央大型星系的光晕附近的存在一个暗物质构成的矮星系。

斯坦福大学科学家天文学家亚沙尔·赫扎维（ Yashar Hezaveh）解释说：“我们发现这个不可见天体的方法，有点类似透过玻璃窗看到上面的雨滴。通过背景天体被扭曲的影像，你可以确定有东西在那。在雨滴的例子里，导致影像扭曲的是光线折射作用。”

在上面的照片中，也存在类似的扭曲现象，是由暗物质的引力所导致。根据目前的理论，暗物质构成了宇宙中超过80%的物质。由于暗物质并不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。但它们具有质量，通过引力透镜效应仍可以发现其存在。

为了进行研究，科学家利用数千台计算机并行运算数周，寻找射电数据背后的细微异常，帮助科学家拼凑出中央星系光晕的秘密。这一光晕是星系周围的弥漫区域，恒星很少。

在这个光晕中，科学家发现一个独特的“团块”，质量不到银河系的千分之一。考虑到它与大星系间的联系，但缺少对应的可见天体，科学家认为中央充当引力透镜的星系附近应该存在一个黯淡的，由暗物质组成的卫星天体，是它导致了引力异常。理论上，大多数星系应该具有类似的矮星系和其他卫星天体。不过，要发现它们非常困难。在银河系内，理论预测存在的数千类似的卫星天体，但天文学家也仅能确认其中的40%左右。

这项研究成果可能有助更多类似的暗物质天体的发现，并帮助天文学家解决关于暗物质特性的难题。（编译/dogstar）