这可能是从来发现的最小的纯暗物质团块

By Keith Cooper published 9 hours ago

Dark Universe

这个暗天体有一个比我们的太阳更大一百万倍的质量，位于100亿光年之外，没有恒星。

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红外光中的爱因斯坦环，这里用黑白描绘，紧凑对称天体的射电发射以彩色叠加在它之上。(Image credit: Keck/EVN/GBT/VLBA)

一个“暗天体”被检测为空间的一个引力上翘曲部分的弧中的一个异常凹口，可能是又发现的最小的纯暗物质团块。

如果如此，它将进一步验证冷暗物质的概念，并将帮助约束暗物质粒子的属性，因为物理学家和天文学家继续狩猎到底这种不可见物质从什么弄成。

德国马克斯·普朗克天体物理研究所的鲍威尔（Devon Powell）在一份声明中说：“狩猎似乎不发射任何光的暗天体清楚的是一项挑战”。

这一发现作为科学家正在观测一个爱因斯坦环的副产品而来。这是最壮观的引力透镜形式，其中一个前景天体在这个案例中是一个大质量的椭圆星系正在翘曲空间。来自一个背景星系的光几乎完美的与椭圆星系和我们的视线对齐，被透镜成一个围绕前景星系的几乎完整的环。

结合跨世界各地射电望远镜的力量，包括欧洲、亚洲、南非和波多黎各的欧洲非常长基线干涉测量射电望远镜网络加上美国西弗吉尼亚州的格林班克望远镜和夏威夷的非常长基线阵列，给天文学家一种基线几乎与地球一样大的仪器。

基线越大，可被看到的细节就越小。

由格罗宁根大学、比勒陀利亚大学和南非射电天文台的麦凯恩（John McKean）以及德国马克斯·普朗克天体物理研究所的鲍威尔（Devon Powell）领导的天文学家正目标在分辨一个紧凑对称天体（CSO）的透镜图像上。这是一个天体比如一个活跃的超大质量黑洞，它正在产生相对小（小于3200光年）的无线电发射波瓣。

该团队成功地识别了紧凑对称天体，但在这样做中发现了某些更诱人的东西。这些数据不得不用运行在超级计算机上的算法分析，这些算法能产生一个“引力图像”，这本质上映射引力是的地方。仔细检查引力图像折腾出了一些令人惊讶的东西：在属于紧凑对称天体和它的宿主星系的射电辐射弧中的一个凹口。这个缺口只能被背景星系和前景星系之间的另一个天体产生，有一个比我们的太阳更大一百万倍的质量。

有两种解释。一个是它是一个不活跃的矮星系，而另一个是鉴于这个天体看起来完全黑暗它是暗物质的相对小团块：靠它自己从来最小一个100因数的，位于距离我们100亿光年远。

鲍威尔说：“鉴于我们数据的敏感性，我们预计会发现至少一个暗物质，因此我们的发现与所谓的靠它我们的星系如何形成的大部分理解都基于的冷暗物质理论是一致的，已经找到一个，现在的问题是是否我们能发现更多，是否这些数字与模型一致” 。

(Image credit: Keck/EVN/GBT/VLBA)

(Image credit: Keck/EVN/GBT/VLBA)

冷暗物质是暗物质的领先模型，它摆出暗物质被从低能粒子组成，这些粒子能一起通过它们的相互引力聚集。如果暗物质是“热”的，这意味着能量高那么它不能够来成块，因为它的所有粒子都会像中微子做的一样几乎以光速穿过太空。

问题总已经是冷暗物质团块能多小？小的暗物质团是否不用在它们内部形成恒星存在？因此最小暗物质团块的大小能在暗物质粒子的属性上放上约束。

加州大学戴维斯分校的团队成员法斯纳特（Chris Fassnacht）说：“发现诸如像这样的低质量天体对了解暗物质的性质是至关重要的”。

这一发现被描述在两篇论文中，一篇发表在《自然天文学Nature Astronomy》上讨论暗天体，另一篇刊登在《皇家天文学会月报Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 》上集中在紧凑对称天体上。