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(2024-04-18 10:15:36)
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奇异的“爱因斯坦环”提示神秘的暗物质与它自身相互作用
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来自早期宇宙一个惊人大质量又紧凑的星系的最新分析提示暗物质与它自身相互作用。
这个JWST-ER1星系形成于宇宙大爆炸后仅34亿年，首次在去年10月被美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的图像中发现。JWST-ER1g距离地球170多亿光年，是从来最远的一个完美“爱因斯坦环”的例子——围绕这个星系一个完整的光圈，一个来自遥远的、看不见的星系的光由于JWST-ER1的空间翘曲质量被弯曲的结果。
宇宙的海市蜃楼不仅仅是来自一个幸运星系对齐的美丽景象；它还为物理学家提供一个独立于模型测量环半径内的质量有价值的探针。
通过计算JWST-ER1g围绕它自身空时多被翘曲，发现团队已经估计该星系重约为6500亿个太阳，对它的尺寸这使它成为一个特别稠密的星系。通过从推断的总质量减去可见恒星质量，物理学家能测量星系中有多少是暗物质，暗物质是一种不可见的物质，被认为占我们宇宙中所有物质的80%以上。
尽管几十年的观测和大量的环境证据，这种难以捉摸的物质还没有被直接检测到。按照去年秋天发表的发现论文，在JWST-ER1g中，发现团队确定暗物质只解释了大约一半的质量间隙，“而这似乎需要额外的质量来解释透镜化的结果”。
加州大学河滨分校（UCR）物理学和天文学教授、这项新研究的合著者余海波在一份声明中说，“暗物质质量的值似乎比预期的更高，这令人费解” 。
在一篇新论文中，余和他的同事提出JWST-ER1g的异常高的密度可以被比目前想的更高的恒星群解释。然而，该研究的主要作者、加州大学学院的孔德茂在同一份声明中说，一个普通物质——构成气体和恒星的物质——“坍塌并凝结”成JWST-ER1g的暗物质晕的收缩机制可能正在“在同一体积中打包更多的暗物质质量，造成更高的密度”。
暗物质的晕在星系中心密度最大，是防止旋转星系飞开的引力胶。此外，按照这项新的研究，包含某种类型暗物质的其中它的粒子与自身相互作用的模型提供一个“极好的JWST-ER1的测量的拟合”。
我们还不知道暗物质实际上是什么。观测线索提示暗物质是一种新的粒子，其存在只能被从它与普通物质的引力相互作用推断。暗物质可能只是一种粒子或不同类型的复杂粒子，就像正常物质一样，可能在迄今为止未知的暗物质独有的额外力存在的情况下运作。
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去年12月，余领导了包含自相互作用暗物质的结构形成的仿真，得出这种自相互作用可以解释某些星系中密度极高的暗物质晕以及其他星系中令人困惑的低密度的结论，这两个都不能用流行的“冷暗物质”理论解释。
可以说物理学家们希望詹姆斯韦伯太空望远镜能更多揭示暗物质。余说，该望远镜的前所未有的红外眼睛比任何其他望远镜进一步窥视回到更早的时间中，即将到来的它的早期宇宙中的星系的调查可能揭示关于暗物质粒子及其行为的线索。
“我们期望从詹姆斯韦伯太空望远镜看更多的惊喜，并很快了解更多关于暗物质的” 。
这项新研究于4月11日发表在The Astrophysical Journal Letters杂志上.
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