哈勃发现了一个意想不到的差异:当前暗物质理论中缺失的一种成分?

少量的暗物质

这幅艺术家的图像代表了macsj1206星系团中暗物质的小规模聚集。天文学家测量了这个星团引起的引力透镜的大小,从而绘制了一张暗物质在其中分布的详细地图。暗物质是一种无形的粘合剂,它将星系内的恒星凝聚在一起,构成了宇宙中物质的大部分。来源:欧洲航天局/哈勃望远镜,M. Kornmesser

观察意见美国宇航局/ ESA哈勃太空望远镜和欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)在智利发现暗物质如何行为的理论中可能缺失了一些东西。这一缺失的成分可能解释了为什么研究人员发现了暗物质在大质量星系团样本中聚集的观测结果与暗物质在星系团中应该如何分布的理论计算机模拟之间的意想不到的差异。这一新发现表明,一些小规模的暗物质聚集会产生透镜效应,其强度是预期的10倍。

暗物质是一种无形的粘合剂,将恒星、尘埃和气体聚集在一个星系中。这种神秘的物质构成了星系的大部分质量,并形成了我们宇宙的大规模结构的基础。因为暗物质不发射、吸收或反射光线,所以我们只能通过它对太空中可见物质的引力来了解它的存在。天文学家和物理学家仍在试图确定它是什么。

哈勃太空望远镜Macs J1206暗物质

这张哈勃太空望远镜拍摄的图像显示了大质量星系团macsj1206。星系团内嵌入的是遥远背景星系的扭曲图像,看起来像弧形和模糊的特征。这些扭曲是由星系团中的暗物质引起的,它们的引力弯曲并放大来自遥远星系的光,这种效应被称为引力透镜效应。这种现象使天文学家能够研究那些原本太过暗淡而看不见的遥远星系。
天文学家测量了这个星团引起的引力透镜的大小,从而绘制了一张暗物质在其中分布的详细地图。暗物质是一种无形的粘合剂,它将星系内的恒星凝聚在一起,构成了宇宙中物质的大部分。
Hubble图像是由2011年通过高级相机拍摄的可见光和红外光观测的组合,用于调查和宽场相机3。
工作人员:美国宇航局,欧洲航天局,G. Caminha(格罗宁根大学),M. Meneghetti(博洛尼亚天体物理和空间科学天文台),P. Natarajan(耶鲁大学)和碰撞团队。

星系团是宇宙中质量最大、最近才形成的结构,也是暗物质的最大储存库。星系团是由单个的星系成员组成的,它们在很大程度上是由暗物质的引力维系在一起的。

“星系团是理想的实验室,可以用来研究目前可用的宇宙数值模拟能否很好地再现我们从引力透镜中可以推断出的东西,”该研究的主要作者、意大利博洛尼亚天体物理和空间科学天文台的Massimo Meneghetti说。


该视频从NASA / ESA Hubble空间望远镜的图像开始于大规模Galaxy Cluster Macsj 1206.嵌入在群集中是遥远的背景星系的扭曲图像,视为弧和涂抹特征。这些扭曲是由星系团中的暗物质引起的,它们的引力弯曲并放大来自遥远星系的光,这种效应被称为引力透镜效应。这种现象使天文学家能够研究那些原本太过暗淡而看不见的遥远星系。

然后这段视频展示了一个艺术家对暗物质小规模浓度的印象(在这段视频中用蓝色表示)。暗物质是一种无形的粘合剂,它将星系内的恒星凝聚在一起,构成了宇宙中物质的大部分。这些蓝色的光晕反映了星系团的暗物质是如何分布的,这是哈勃太空望远镜的新结果所揭示的。这是由一组天文学家通过测量引力透镜量完成的。

资料来源:美国宇航局,欧洲航天局,G. Caminha(格罗宁根大学),M. Meneghetti(博洛尼亚天体物理和空间科学天文台),P. Natarajan (耶鲁大学)、“冲突”团队和M. Kornmesser (ESA/哈勃)

他说:“我们在这项研究中对数据进行了大量测试,我们确信,这种不匹配表明,在模拟过程中,或者在我们对暗物质本质的理解中,有些物理成分缺失。”

“真正的宇宙的一个特征是我们根本不是在我们当前的理论模型中捕获,”耶鲁斯大学Priyamvada Natarajan在康涅狄格州康涅狄格州,美国康涅狄格州康涅狄格州的一名高级理论家之一。“这可能导致我们目前对暗物质的性质及其性质的理解,因为这些精致的数据允许我们探讨最小尺度的暗物质的详细分布。”


这段视频展示了一位艺术家对引力透镜现象的印象。

资料来源:ESA/哈勃和M. Kornmesser

通过测量光的弯曲 - 重力透镜效果来绘制簇中的暗物质的分布 - 它们产生的。暗物质中浓缩的暗物质的重力放大并扭曲远离背景物体的光。这种效果产生了背景星系的形状的扭曲,它们出现在簇的图像中。引力透镜通常还可以产生相同远距离星系的多个图像。

簇中的暗物质浓度越高,其光弯曲效果越大。与个体簇星系相关的较小暗块的存在增强了扭曲水平。在某种意义上,Galaxy Cluster是一种大型镜头,其嵌入其中嵌入其中许多较小的镜片。

大质量星系团macsj1206

这张NASA/ESA哈勃太空望远镜拍摄的图像显示了巨大的星系团macsj1206。星系团内嵌入的是遥远背景星系的扭曲图像,看起来像弧形和模糊的特征。这些扭曲是由星系团中的暗物质引起的,它们的引力弯曲并放大来自遥远星系的光,这种效应被称为引力透镜效应。这种现象使天文学家能够研究那些原本太过暗淡而看不见的遥远星系。
覆盖在图像上是小尺寸浓度的暗物质(在这个艺术家的蓝色印象中代表)。暗物质是一种无形的粘合剂,它将星系内的恒星凝聚在一起,构成了宇宙中物质的大部分。这些蓝色的光晕反映了星系团的暗物质是如何分布的,这是哈勃太空望远镜的新结果所揭示的。这是由一组天文学家通过测量引力透镜量完成的。
信贷:NASA,ESA,G. Caminha(格罗宁大学),M. Meneghetti(博洛尼亚天体物理学和空间科学天文台),P. Natarajan(Yale University),Clash Team和M. Kornmesser(ESA / Hubble)

哈勃的清晰图像是由望远镜的宽视野照相机3和高级调查照相机拍摄的。再加上欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)的光谱,该团队绘制出了一幅精确、高保真的暗物质地图。通过测量透镜畸变,天文学家可以追踪到暗物质的数量和分布。这三个关键的星系团MACS J1206.2-0847、MACS J0416.1-2403和Abell S1063是两次哈勃观测的一部分:前沿场和星系团透镜和超新星观测(碰撞)计划。

令研究小组惊讶的是,除了每个星系团引力透镜产生的戏剧性的弧线和拉长的遥远星系特征外,哈勃的图像还显示了数目出乎意料的小尺度的弧线和扭曲的图像嵌套在每个星系团的核心附近,那里居住着最大的星系。研究人员认为,嵌套透镜是由单个星系团内物质密集聚集的引力产生的。随后的光谱观测测量了在几个星系团星系内部运行的恒星的速度,以此来确定它们的质量。

Galaxy Cluster Macs J0416.1-2403

来自NASA / ESA Hubble Space Telescope的此图片显示了Galaxy Cluster Macs J0416.1-2403。这是Hubble Frontier Fields程序研究的六个中的六个。该计划旨在分析这些巨大群集中的质量分布,并使用这些簇的引力镜头效应,以更深地进入远处宇宙。
一个研究小组使用了近200张遥远星系的图像,这些星系的光线被这个巨大的星系团弯曲放大,结合哈勃望远镜的深度数据,比以往更精确地测量了这个星系团的总质量。
信贷:ESA / HUBBE,NASA,HST Frentier Fields accknowtentment:Mathilde Jauzac(达勒姆大学,英国和天体物理学研究单位,南非)和Jean-Paul Kneib(ÉcolePolytechniqueFédéraledeLausanne,瑞士)

“来自哈勃和VLT的数据提供了出色的协同作用,”InsumentàDegliStudi di Ferrara的共享团队成员Piero Rosati在意大利,他领导了光谱活动。“我们能够将星系与每个集群联系起来并估计他们的距离。”

“星星的速度给了我们一个估计每个银河系的群众,包括暗物质的数量,”意大利博洛尼亚天体物理学和空间科学的Inaf-indergancatory的团队成员Pietro Bergamini添加了暗物质。

通过结合哈勃成像和VLT光谱学,天文学家们能够识别几十个多成像、透镜化、背景星系。这使得他们能够绘制出一张精确校准的、高分辨率的暗物质在每个星系团中的质量分布图。

abell s1063

NASA / ESA Hubble Space Telescope是前沿领域程序的一部分,观察到银河系集群的Abell S1063。巨大的群体充当宇宙放大镜,扩大了更远的星系,因此它们变得足够亮,以便哈勃看到。信用:美国宇航局,esa和j. lotz(stsci)

该团队将暗物质地图与位于大致相同距离、质量相似的模拟星系团样本进行了比较。计算机模型中的星团在最小尺度上没有显示出任何相同水平的暗物质浓度——这个尺度与单个星团星系有关。

“这些分析的结果进一步展示了意大利的Inaf-Stroromicical天文台的团队成员Elena Rasia的观察结果和数值模拟。

“通过先进的宇宙学模拟,我们可以匹配我们论文中分析的观测质量,允许前所未有的详细比较,”来自Università degli Studi di Trieste的Stefano Borgani补充道。

包括这支球队的天文学家,期待继续探讨暗物质及其奥秘才能最终放下其性质。

哈勃望远镜令人震惊的暗物质发现:观测表明宇宙配方中缺失了一种成分更多关于这一发现的信息。

参考:马西莫·梅内盖蒂、圭多·达沃里、皮埃特罗·贝加米尼、皮耶罗·罗萨蒂、普里亚瓦达·纳塔拉扬、卡洛·乔科里、加布里埃尔·b·卡米尼亚、r·本顿·梅特卡夫、埃琳娜·拉西娅、斯特凡诺·博尔加尼、弗朗西斯科·卡鲁拉、克劳迪奥·格里洛、阿玛塔·墨库里奥和厄洛斯·凡齐拉于2020年9月11日发表的《星团中观测到的小尺度引力透镜的过度》。科学
DOI: 10.1126 / science.aax5164

哈勃太空望远镜是欧洲航天局和美国宇航局之间的国际合作项目。

The international team of astronomers in this study consists of M. Meneghetti, G. Davoli, P. Bergamini, P. Rosati, P. Natarajan, C. Giocoli, G. B. Caminha, R. B. Metcalf, E. Rasia, S. Borgani, F. Calura, C. Grillo, A. Mercurio, and E. Vanzella.

9日评论关于“哈勃发现了一个意想不到的差异:当前暗物质理论中缺失的一种成分?”

  1. 霍华德·杰弗里·本德|2020年9月13日上午11:37|回复

    当你看得那么远的时候,很多不确定因素会把事情弄糟。正如前面提到的,计算机模拟可能漏掉了一些东西。

    从字符串理论的角度来看,另一种可能性是,暗物质看作是串/反串湮灭的影响。如您所知,量子力学要求串必须在量子泡沫中成对形成 - 一个字符串和反串 - 立即互相湮灭。量子力学还需要串和反串,以围绕“乱码”,以减少其滔滔不绝的振动能量。如果这个抖动在它们的字符串/反串湮灭之后瞬间留下一小部分,该怎么办?在我们过于恢复泡沫之前,我们将通过我们看到这种临时抖动。这就是为什么我们从未见过它 - 只有那个瞬间持续但却一遍又一遍地重复的“质量”。

    如果这种涂布是可能的,则量子泡沫围绕更致密的物体变得更加密集,例如银河系簇。令人兴奋的物理等待。
    在我的YouTube中可以找到猜测的细节https://www.youtube.com/watch?v=N84yISQvGCk

  2. 你所发现的是上帝的形象,但图像不是整个图片OK镜头,我们即将成为天堂兄弟姐妹......

  3. 就像光学放大镜移到离眼睛更近的地方会产生更大的图像一样,也许一些暗物质斑块可以“靠近”我们的维度,从而对引力透镜产生更大的影响。

  4. 马拉梅纳克尔|2020年9月14日上午8:13|回复

    这是男人的谴责。这真的是时间的符号!正如人类试图揭开上帝创作的奥秘一样,一切都会迅速移动。上帝让男人在他的形象的相似之处!不要像上帝一样。男人可以创造邪恶,但永远无法控制它。
    愿上帝怜悯我们的灵魂

  5. 这令人惊讶的是,重力会导致这种弯曲的光线在地球上,我们称之为折射,我们的大气弯曲。光线弯曲,因为大气的密度然后通过空间的疫苗。它减慢了光速。同样的事情通过一杯水,但是一旦通过它将继续以相同的角度和速度继续。我是惊讶的重力是什么密度也完成了。
    而最近被科学家们剪掉的暗物质照片看起来很可疑,像是超新星的残骸,但却反复出现。人难以置信的。我是说真的。Incredable。

  6. ......是的,可能是暗物质是一个证明它是上帝,但是黑暗能量是什么......
    不是我说那篇文章不好,而是暗物质的故事有点…

    • 请记住,黑暗的物质和黑暗能量被称为“黑暗”,因为科学家无法直接检测到它。它不会发出任何类型的电磁辐射。对黑暗的参考不应该暗示任何险恶。相反,它可能是上帝的那种实质。

  7. 如果大爆炸理论只是上帝说,那么让那里有光吗?

    • 所谓的大爆炸之所以形成理论,是因为哈勃发现空间正在膨胀。反转这一过程,我们可以想象时空在138亿年前诞生时收缩成一个奇点。这很可能是“让光明存在”的时刻。

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