100亿光年外发现神秘暗天体!质量超百万太阳,验证冷暗物质理论

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天文学家利用引力透镜技术,在100亿光年外发现质量超百万太阳的暗天体。这是该技术迄今发现的最低质量暗天体,比以往记录低100倍。它是暗物质晕还是致密矮星系?为何能为冷暗物质理论提供关键证据? 暗物质被认

  天文学家利用引力透镜技术,在100亿光年外发现质量超百万太阳的暗天体。这是该技术迄今发现的最低质量暗天体,比以往记录低100倍。它是暗物质晕还是致密矮星系?为何能为冷暗物质理论提供关键证据?

  暗物质被认为占据了宇宙中80%以上的物质,但它的真实本质仍是一个谜。

  如今,天文学家发现了一个能为我们提供重要线索的天体。

  在发表于《自然·天文学》和《皇家天文学会月刊》的两篇新研究中,天文学家报告称,他们通过观测一个更大星系的引力对光的扭曲效应,在宇宙古老的边缘区域发现了一个低质量天体。

  他们表示,这个奇特天体是利用引力透镜技术发现的质量最低的天体,这一技术此前从未发现过如此低质量的天体。

  “在如此遥远的距离发现这样一个低质量天体,是一项令人印象深刻的成就,”加州大学戴维斯分校天文学家、《自然·天文学》论文合著者克里斯·法斯纳赫特在关于这项研究的声明中说,“发现这类低质量天体,对了解暗物质的本质至关重要。”

  尽管如此,这个天体的质量依然庞大:它的质量超过100万个太阳质量,即比太阳重100多万倍。它位于100亿光年之外,我们观测到的它,实际上是宇宙年仅65亿岁时的样子——还不到当前宇宙年龄的一半。

  尽管这些数据令人难以置信,但研究作者称,这确实是利用引力透镜技术发现的质量最低的天体,比以往的记录低了约100倍。

  为了发现这个天体,研究人员整合了全球多台射电望远镜的观测数据,包括美国夏威夷的甚长基线阵列(VLBA)和欧洲的欧洲甚长基线干涉网(EVN),构建了一个“地球大小的超级望远镜”,研究人员如此描述道。随后,他们还开发了专门的算法,从海量数据中筛选出了这个天体的信号。

  由于暗物质无法被直接观测到(它是不可见的),我们只能通过观测它对其他天体的引力作用来间接探测它。事实上,科学界认为,暗物质的引力影响对宇宙中最大结构的形成至关重要——它将普通物质吸引到自身周围的“晕”(即暗物质团块)中,进而形成星系,甚至可能孕育恒星。

  这是目前被广泛接受的理论,也是主流宇宙学框架“ΛCDM模型”(Λ代表宇宙学常数,CDM代表“冷暗物质”)的核心内容。尽管暗物质的候选者有很多,但争论的焦点主要集中在暗物质是“热”的还是“冷”的。热暗物质由质量较轻、运动速度快的粒子构成,而冷暗物质则由质量较重、运动速度慢的粒子构成。如果暗物质是冷且运动缓慢的,它就会呈现“团块状”,聚集形成晕,而非在宇宙中均匀分布。

  这个新发现的暗天体“与所谓的‘冷暗物质理论’相符,而我们对星系形成的大部分理解都基于该理论,”《自然》论文第一作者、马克斯·普朗克天体物理研究所的德文·鲍威尔在声明中说。如果暗物质确实是团块状的,那么我们应该能在宇宙各处发现不同大小的暗物质晕。

  “既然已经发现了一个,”鲍威尔补充道,“现在的问题是,我们能否发现更多这样的天体,以及它们的数量是否与模型预测一致。”

  不过,关于这个暗天体,仍有一些问题有待解答。天文学家尚未确定它的具体性质:最有可能的解释是它是一个暗物质晕,但也有可能是一个不活跃但密度极高的矮星系。尽管如此,能发现它本身就是一项重大成就。“对于如此距离、如此质量范围的天体,其质量、大小和位置的精确测量都是前所未有的,”作者在《自然》研究中写道。

  这个遥远暗天体的发现,为冷暗物质理论提供了新支撑。你认为未来还能通过哪些技术,进一步揭开暗物质的真实本质?

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