引力透镜以前所未有的细节揭示暗物质的细微结构

引力透镜以前所未有的细节揭示暗物质的细微结构透镜系统MGJ0414+0534中的暗物质波动。蓝白色代表ALMA观测到的引力透镜图像。暗物质的计算分布以橙色显示；较亮区域表示暗物质浓度较高，暗橙色区域表示浓度较低。资料来源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO),K.T.Inoueetal.新研究以前所未有的细节揭示了暗物质的分布，最小尺度为30000光年。观测到的分布波动为暗物质的性质提供了更好的约束。神秘的暗物质占宇宙物质的大部分。暗物质是不可见的，只有通过引力效应才能让人们知道它的存在。暗物质从未在实验室中被分离出来，因此研究人员必须依靠"自然实验"来研究它。引力透镜是自然实验的一种。有时，由于随机的机缘巧合，从地球上看，宇宙中距离不同的两个物体会位于同一条视线上。当这种情况发生时，前景天体周围的物质所造成的空间曲率就像透镜一样，使背景天体的光线路径发生弯曲，从而形成透镜图像。然而，在自然实验中很难达到探测质量小于星系的暗物质团块的高分辨率，因此暗物质的确切性质一直没有得到很好的证实。引力透镜系统MGJ0414+0534的概念图。与透镜星系相关的暗物质显示为淡蓝色和白色。星系际空间的暗物质用橙色表示。实线表示受引力弯曲的无线电波的实际路径。虚线表示透镜图像的明显观测位置。图片来源：NAOJ,K.T.Inoue由日本景代大学教授KaikiTaroInoue领导的日本研究小组利用ALMA（阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列）研究了金牛座方向上被称为MGJ0414+0534的引力透镜系统。在这个系统中，由于大质量星系对光线的引力作用，前景天体形成的背景天体图像不是一个，而是四个。借助弯曲效应和新的数据分析方法，研究小组能够以前所未有的高分辨率探测到暗物质沿视线分布的波动，最小尺度可达3万光年。家观测到的暗物质分布所提供的新约束条件与缓慢移动或"冷"暗物质粒子的模型是一致的。未来，研究小组计划通过更多的观测来进一步制约暗物质的性质。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397475.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397475.htm

新发现可能揭示暗物质的性质

新发现可能揭示暗物质的性质今年早些时候，一种机器学习算法检测到了多达5000个可能的引力透镜，这可能会改变科学家们描绘大爆炸以来星系演变的能力。ASTRO3D和新南威尔士大学（UNSW）的Kim-VyTran及其同事现在已经利用夏威夷的凯克天文台和智利的甚大望远镜评估了其中的77个透镜。她的国际团队验证了这77个中有68个是跨越巨大宇宙距离的强引力透镜。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1326153.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1326153.htm

哈勃望远镜用最锐利的视角揭示光栅星系的尘埃和暗物质

哈勃望远镜用最锐利的视角揭示光栅星系的尘埃和暗物质哈勃望远镜拍摄到的NGC4753星系显示了复杂的尘埃结构和暗物质光环。这个星系是研究星系形成和测量宇宙距离的重要场所。NGC4753位于室女座，距离地球约6000万光年，由天文学家威廉-赫歇尔于1784年首次发现。它是室女座第二云中NGC4753星系群的成员，该星系群由大约100个星系和星系团组成。这个星系据信是大约13亿年前与附近的一个矮星系合并的结果。NGC4753星系核周围明显的尘埃通道据说就是这次合并过程中吸积形成的。现在人们相信，银河系中的大部分质量都存在于暗物质构成的略微扁平的球形光环中。暗物质是一种目前无法直接观测到的物质，但被认为占宇宙中所有物质的85%左右。它之所以被称为"暗物质"，是因为它似乎不与电磁场发生相互作用，因此似乎不会发射、反射或折射光线。由于这个天体的低密度环境和复杂结构，它对检验透镜状星系形成的不同理论也具有科学意义。此外，这个星系还是两个已知的Ia型超新星的宿主。这些类型的超新星极其重要，因为它们都是由白矮星爆炸引起的，而白矮星都有伴星，并且总是以相同的亮度达到峰值--比太阳亮50亿倍。了解这些事件的真实亮度，并将其与表观亮度进行比较，为天文学家提供了一个测量宇宙距离的独特机会。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430698.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430698.htm

远古类星体和大规模暗物质晕揭示黑洞的秘密

远古类星体和大规模暗物质晕揭示黑洞的秘密东京大学的一个研究小组发现，在整个宇宙历史中，类星体受周围暗物质晕的影响，具有一致的激活模式。这项研究为我们深入了解黑洞的形成、成长以及宇宙更广泛的演化提供了新的视角。包括东京大学科学家在内的一个研究小组首次调查了数百个古老的类星体，发现这种行为在整个历史中都非常一致。这令人惊讶，因为许多大尺度过程在宇宙的整个生命过程中都会出现变化，因此类星体的激活机制可能会对整个宇宙的演化产生影响。纵轴表示类星体周围暗物质晕的质量，类星体是具有活动核心的星系。横轴显示了宇宙的年龄，左侧为现在。鉴于宇宙的许多特性在这些时间尺度上都会发生变化，类星体对应的暗物质晕质量保持稳定令人惊讶。图片来源：©2023Aritaetal.测量暗物质晕测量暗物质光环的质量并不容易；它是一种著名的难以捉摸的物质，如果用"物质"这个词来形容也不为过，因为暗物质的实际性质尚不清楚。我们之所以知道它的存在，只是因为它对星系等大型结构的引力影响。因此，暗物质只能通过观察它对事物的引力影响来测量。这包括暗物质拉扯或影响物体运动的方式，或者通过暗物质疑似区域背后物体的透镜效应（光的弯曲）。在距离较远的情况下，这一挑战会变得更大，因为来自更遥远、更古老现象的光线可能会非常微弱。但这并没有阻止天文学系的柏川信成教授和他的团队试图回答天文学中一个长期存在的问题：黑洞是如何诞生的，又是如何成长的？研究人员尤其热衷于探索与超大质量黑洞有关的问题，超大质量黑洞是最大的一种黑洞，存在于每个星系的中心。如果不是因为有些超大质量黑洞的质量如此之大，它们开始喷射出无比强大的物质射流或辐射球，在这两种情况下，它们就变成了我们所说的类星体，那么对它们的研究就会非常困难。这些类星体非常强大，即使在很远的地方，我们现在也能用现代技术观测到它们。首席研究员有田淳也和共同研究员武田义弘在日本国家天文台控制室进行观测。图片来源：©2023NobunariKashikawaCC-BY研究结果和意义柏川说："我们首次测量了大约130亿年前宇宙中围绕着活动黑洞的暗物质晕的典型质量。我们发现类星体的DMH质量非常稳定，大约是太阳质量的10万亿倍。我们已经对类星体周围较新的DMH进行了测量，这些测量结果与我们看到的较古老类星体的测量结果惊人地相似。这很有趣，因为它表明有一种特征性的DMH质量似乎能激活类星体，无论它发生在数十亿年前还是现在。"距离很远的类星体看起来很微弱，因为很久以前离开它们的光线已经散开，被中间的物质吸收，并由于宇宙的长期膨胀而被拉伸成几乎看不见的红外线波长。因此，桥川和他的团队从2016年开始，利用多种不同的仪器对天空进行勘测，其中最主要的是位于美国夏威夷州的日本斯巴鲁望远镜。柏川说："升级后的斯巴鲁望远镜比以往看得更远，但我们可以通过扩大国际观测项目学到更多东西。美国的维拉-C-鲁宾天文台，甚至欧盟今年发射的太空欧几里德卫星，都将扫描更大范围的天空，发现更多类星体周围的DMH。我们可以更全面地了解星系与超大质量黑洞之间的关系。这可能有助于我们了解黑洞是如何形成和成长的"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383439.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383439.htm

天文学家揭示暗物质在星系演化中的作用

天文学家揭示暗物质在星系演化中的作用星系图像，左侧为恒星部分，右侧（负片）为星系光环中的暗物质。资料来源：GabrielPérezDíaz,SMM(IAC)/EAGLE团队传统上对星系演化的观测研究主要集中在普通物质的作用上，尽管普通物质只占星系质量的很小一部分。几十年来，人们一直在理论上预测暗物质对星系演化的影响。然而，尽管做了很多努力，人们对此并没有达成明确的共识。现在，由IAC团队领导的研究首次通过观测证实了暗物质对星系演化的影响。暗物质对星系的影响显而易见，因为我们可以测量它，但暗物质对星系演化的影响是有人提出过的，尽管我们没有观测研究它的技术。为了研究暗物质的影响，研究小组集中研究了星系中恒星的质量与从其旋转中可以推断出的质量（称为总动力质量）之间的差异。研究结果表明，恒星的年龄、金属含量、形态、角动量和形成速度不仅取决于这些恒星的质量，还取决于总质量，这就意味着要把暗物质成分包括在内，而暗物质成分符合对光环质量的估计。"我们看到，在恒星质量相等的星系中，恒星群的表现会因星系光环中暗物质的多寡而不同，换句话说，星系从形成到现在的演化过程会因星系所处的光环而改变。"文章合著者之一、IAC研究员伊格纳西奥-马丁-纳瓦罗（IgnacioMartínNavarro）补充说："如果星系所处的光环质量较大或较小，那么星系随时间的演化就会不同，这将反映在星系所含恒星的性质上。"今后，研究小组计划对距离银河系中心不同距离的恒星群进行测量，并证明恒星的特性对暗物质晕的依赖是否在所有半径范围内都保持不变。研究的下一步将是研究暗物质晕与宇宙大尺度结构之间的关系。这些暗物质光环并不是单独产生的，它们由细丝连接起来，构成了大尺度结构的一部分，被称为'宇宙网'。光环的质量似乎改变了星系的属性，但这可能是每个光环在宇宙网中所处位置的结果。在未来几年里，希望能够看到这种大尺度结构在我们所研究的范围内产生的影响。这项研究是基于卡拉阿托遗留整体场区（CALIFA）的260个星系进行的，卡拉阿托遗留整体场区是一个国际项目，在文章的另一位合著者赫苏斯-法尔孔-巴罗佐（JesúsFalcónBarroso）的协调下，IAC积极参与了该项目。他说："这项调查提供了光谱信息和前所未有的星系空间覆盖范围。我们对这些星系进行了高分辨率观测，获得了它们运动特性的详细测量数据，这使我们能够非常精确地研究恒星的运动，从而推断出星系的总质量。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425314.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425314.htm

欧几里得：勘测整个宇宙以了解暗物质和暗能量的太空望远镜

欧几里得：勘测整个宇宙以了解暗物质和暗能量的太空望远镜这项任务原本计划使用俄罗斯的联盟号火箭从欧洲法属圭亚那的太空港发射，但在俄罗斯入侵乌克兰之后，欧空局和俄罗斯之间的合作被停止了。因此，取而代之的是该望远镜从佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射，于美国东部时间7月1日星期六上午12点11分升空。该望远镜将前往一个名为L2的轨道，即第二个拉格朗日点，这与詹姆斯-韦伯太空望远镜和其他太空望远镜使用的轨道相同。这一轨道具有高度的稳定性，对于像"欧几里德"这样旨在收集极其详细的宇宙观测数据的任务来说尤为重要。如果行程顺利，欧几里德应该在四周内到达L2，然后进行两个月的准备工作，然后在10月初左右开始科学观测。在被封装在SpaceX猎鹰9号整流罩中后，2023年6月29日，欧几里德号被运往美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角航天发射场（SLC-40）图/欧空局欧几里德号将对宇宙进行广泛和深入的调查，将图像拼接在一起，创建一个宇宙地图，以帮助了解两个神秘的概念：暗物质和暗能量，前者约占存在的一切的27%，后者约占宇宙的68%。我们可以观察到的每一个原子、分子和物质都构成了剩下的5%的微小物质，被称为普通物质或重子物质。该望远镜正前往詹姆斯-韦伯太空望远镜所使用的相同轨道。我们知道，暗物质和暗能量必须存在，因为星系的运动和宇宙的扩张方式。然而，它们是非常难以研究的，因为暗物质不与光互动，而暗能量是一种未知的能量形式。所以要找到它们的证据，我们需要在一个非常大的范围内寻找。欧空局欧几里德项目经理朱塞佩-拉卡在一次新闻发布会上解释说："如果你想研究宇宙学并观察整个宇宙，你需要进行一次大调查，而欧几里德是专门为此设计的，它的望远镜角度非常广，可以在很短的时间内覆盖大部分可以观察到的宇宙。"携带欧空局欧几里德任务的SpaceX猎鹰9号火箭欧几里德望远镜将在其六年的任务中观测36%的天空，为了观测这么大的区域，望远镜需要有一个非常宽的视野。这是指通过望远镜可以观察到的天空面积，欧几里德的视野相当于是月球大小的2.5倍。与之相比，比如说哈勃太空望远镜，它的视场只有月球的1/12大小。哈勃可以对星系或星云等物体进行非常详细的成像，但是哈勃需要花费大约1000年的时间来勘察与欧几里德相当的天空区域。我们知道，暗物质和暗能量必须存在，因为星系的运动和宇宙的扩张方式。如果你想知道为什么"欧几里德"只勘测三分之一以上的天空，那是因为在天空的其他区域不可能看到遥远的星系，因为这些遥远的物体被我们银河系内较近的恒星和尘埃所阻挡。欧几里德将有两台仪器：可见光仪器或VIS，在可见光波长下工作；近红外光谱仪和光度计或NISP，在近红外下工作。覆盖这两个波长使研究人员能够看到被红移的星系，这意味着由于它们正在远离我们，来自它们的光线被移向光谱的红端。通过结合这两台仪器的观测结果，欧几里得的观测结果可以被用来创建一个显示宇宙中可见物质分布的三维地图。但是暗物质是不可见的--这就是为什么它如此难以研究。它不能被直接观察到，但可以通过观察我们能看到的物质的分布来推断它的存在。欧空局"欧几里德"任务的直径为1.2米的主镜，用于揭开黑暗宇宙的面纱，在组装、整合和测试期间可以看到欧几里德项目科学家RenéLaureijs解释说："暗能量和暗物质通过它们对可见宇宙中物体外观的非常微妙的变化来显示自己。"欧几里德项目使用的研究暗能量和暗物质的两种主要方法是弱透镜和星系聚类。使用两种方法来研究同一事物，使研究人员能够相互检查他们的结果，希望能得出更准确的结论。引力透镜是一种效应，在这种效应中，像星系或星系团这样的非常大的物体的引力使时空扭曲，就像一个放大镜，改变来自前景物体后面的遥远物体的光线。这张图片说明了欧几里德的测量结果如何被用来推断暗物质在整个宇宙中的分布方式。通过观察这种透镜效应有多强，科学家可以计算出前景物体的质量--他们可以将这个计算出来的质量与前景星系中可见物质的质量进行比较。如果计算出的质量和观察到的质量之间有很大的差异，这就表明前景中存在大量的暗物质。另一个效应-星系集群，指的是星系在宇宙中的三维分布情况。随着宇宙的扩张，星系正在远离我们，导致红移。科学家可以利用一种叫做重子声学振荡的现象，将星系的实际距离与它的红移进行比较，这可以显示宇宙膨胀的速度--这与暗能量直接相关。结合起来，这些方法应该能帮助宇宙学家比以往更多地了解暗物质和暗能量。为了收集这些数据，欧几里德号将在其任务期间从120亿个物体中拍摄大约100万张图像。这应该使我们离能够探测和研究这些难以捉摸的现象，以及了解我们周围宇宙的构成更近一步。"它不仅仅是一个空间望远镜，"Laureijs说，"它实际上是一个暗能量探测器。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369027.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369027.htm