根据冷暗物质理论(cold dark matter theory),暗物质粒子移动速度不快(故称之“冷”),所以很容易聚集成团,因此宇宙应该到处都有规模大小不等的各种暗物质团。但天文学家以前曾发现的暗物质都集中在大型和中型星系周围,一直未曾发现小型暗物质团块,因为这些小型暗物质团所含恒星非常少,遑论是否有星系,故极难侦测。
现在透过哈伯太空望远镜,天文学家终于找到规模比先前已知还要小很多的暗物质团,约等于仅银河系银晕总质量的万分之一到十万分之一倍,这不仅成为支持冷暗物质理论的有力证据,且还发现小范围的暗物质比原本预期的还“冷”,让天文学家进一步窥视暗物质的性质和行为模式。
▲ 哈伯观测到 8 个类星体的 6 个,因前景星系与暗物质团的作用产生的重力透镜效应影像。(Source:NASA / ESA / A. Nierenberg / T. Treu)
天文学家搜寻暗物质,就像某种“抓鬼行动”(ghost hunt),这是因为暗物质和一般由电子、质子、中子构成的“重子”(baryonic)物质不同,很可能是某些未知的次原子粒子,无法以现有科技设备直接看到。但暗物质有质量,是协助建造星系的框架,就像重力胶水,拽住星系本身甚至星系团,使其不会散开。因此,天文学家可透过暗物质对恒星或星系的重力影响,间接测量暗物质的数量和分布状况。
研究人员利用哈伯资料,测量 8 个遥远类星体发出的光,在抵达地球之前穿过大质量星系或星系团的过程,会被前景星系或星系团的强大重力影响而扭曲或放大,来侦测搜寻小型暗物质团,这种方式称为“重力透镜效应”(gravitational lensing)。类星体是核心有因超大质量黑洞驱使显得异常明亮的极遥远星系,所以即使在非常遥远的地方也能观测到。上图 6 个类星体都因前景的大质量星系团的重力透镜效应产生 4 个亮点,如果地球─星系团─类星体排列愈接近一直线,4 个亮点的位置基本上会愈对称。本次观测的几个类星体大都距离约 100 亿光年远,而前景星系则约 20 亿光年远。
▲ 重力透镜效应成因示意图。(Source:NASA / ESA / D. Player)
- HUBBLE DETECTS SMALLEST KNOWN DARK MATTER CLUMPS
(本文由 台北天文馆 授权转载;首图来源:pixabay)
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