哈伯太空望遠鏡觀測到迄今最大的暗物質團

作者 | 發布日期 2020 年 01 月 12 日 0:00 | 分類 天文 , 航太科技 follow us in feedly


根據冷暗物質理論(cold dark matter theory),暗物質粒子移動速度不快(故稱之「冷」),所以很容易聚集成團,因此宇宙應該到處都有規模大小不等的各種暗物質團。但天文學家以前曾發現的暗物質都集中在大型和中型星系周圍,一直未曾發現小型暗物質團塊,因為這些小型暗物質團所含恆星非常少,遑論是否有星系,故極難偵測。

現在透過哈伯太空望遠鏡,天文學家終於找到規模比先前已知還要小很多的暗物質團,約等於僅銀河系銀暈總質量的萬分之一到十萬分之一倍,這不僅成為支持冷暗物質理論的有力證據,且還發現小範圍的暗物質比原本預期的還「冷」,讓天文學家進一步窺視暗物質的性質和行為模式。

▲ 哈伯觀測到 8 個類星體的 6 個,因前景星系與暗物質團的作用產生的重力透鏡效應影像。(Source:NASA / ESA / A. Nierenberg / T. Treu)

天文學家搜尋暗物質,就像某種「抓鬼行動」(ghost hunt),這是因為暗物質和一般由電子、質子、中子構成的「重子」(baryonic)物質不同,很可能是某些未知的次原子粒子,無法以現有科技設備直接看到。但暗物質有質量,是協助建造星系的框架,就像重力膠水,拽住星系本身甚至星系團,使其不會散開。因此,天文學家可透過暗物質對恆星或星系的重力影響,間接測量暗物質的數量和分布狀況。

研究人員利用哈伯資料,測量 8 個遙遠類星體發出的光,在抵達地球之前穿過大質量星系或星系團的過程,會被前景星系或星系團的強大重力影響而扭曲或放大,來偵測搜尋小型暗物質團,這種方式稱為「重力透鏡效應」(gravitational lensing)。類星體是核心有因超大質量黑洞驅使顯得異常明亮的極遙遠星系,所以即使在非常遙遠的地方也能觀測到。上圖 6 個類星體都因前景的大質量星系團的重力透鏡效應產生 4 個亮點,如果地球─星系團─類星體排列愈接近一直線,4 個亮點的位置基本上會愈對稱。本次觀測的幾個類星體大都距離約 100 億光年遠,而前景星系則約 20 億光年遠。

▲ 重力透鏡效應成因示意圖。(Source:NASA / ESA / D. Player)

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay

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