哈勃震惊的暗物质发现：观察结果表明宇宙食谱中缺失的成分

这张哈勃太空望远镜的影像显示了巨大的星系团MACS J1206。嵌入星团中的是遥远背景星系的扭曲图像，被视为弧线和污迹。这些畸变是由星团中的大量暗物质引起的，它们的引力会弯曲并放大来自遥远星系的光线。这种效应被称为引力透镜，使天文学家能够研究遥远的星系，否则这些星系将很难被发现。几个星系星团足够大且密集，足以扭曲和放大遥远的源头。三个引子中的星系代表了这种效应的例子。在右上和右下的快照中，两个遥远的蓝色星系被前景，较红的星系星系所镜头，形成了环和远处物体的多幅图像。左上方银河周围的红色斑点表示来自单个遥远源的氢云的发射。由于镜头原因四次看到的源可能是一个微弱的星系。这些斑点是由智利欧洲南部天文台的超大望远镜（VLT）的多单元光谱浏览器（MUSE）探测到的。斑点不会出现在哈勃图像中。MACS J1206是哈勃（CLASH）进行的星团透镜和超新星调查的一部分，并且是研究人员使用哈勃和VLT研究的三个星系星团之一。哈勃望远镜的图像是2011年由高级测量相机和广角相机3拍摄的可见光和红外光的结合。

天文学家发现我们在宇宙食谱中可能存在缺失的成分，暗物质的表现如何。

天文学家已经在理论模型之间被发现了暗物质的理论模型应该如何在星系集群中分配，以及对暗物质的抓地力的观察。

暗物质不会发射，吸收或反射光。它的存在是通过其在空间中可见的物质上的引力拉出来所知的。因此，暗物质仍然难以象征，因为梦游仙境的柴郡猫 - 你只看到它的笑容（以重力的形式）而不是动物本身。

一种方式，天文学家可以检测到暗物质是通过测量其重力扭曲空间的方式，这是一种称为重力透镜的效果。

研究人员发现，集群中的小规模浓度的暗物质产生了比预期的10倍的重力透镜效应。本证据是基于由美国宇航局的哈勃太空望远镜和欧洲南部天文台在智利的欧洲南部天文台的非常大的望远镜（VLT）进行了前所未有的详细观察。

天文学家似乎已经揭示了暗物质行为的一个令人费解的细节。他们发现小的，密集的暗物质浓度比预期的强烈得多，可以使光线弯曲和放大。

Galaxy集群是由唯一的唯一构图星系组成的宇宙中最大的结构，是暗物质最大的储存库。它们不仅主要由暗物质的重力举在一起，近在咫尺的群体星系本身就是用暗物质填补。因此，在大型和小尺度上分布了簇中的暗物质。

“银河系是理想的实验室，以了解宇宙的计算机模拟可靠地重现我们可以推断暗物质及其发光物质的相互作用，”INAF（国家天体物理学研究所）的Massimo Meneghetti（国家天体物理学研究所） - 无论天体物理学和空间科学在意大利的博洛尼亚，研究的领先作者。

“我们在比较本研究中的模拟和数据时，我们做了很多仔细的测试，我们的发现仍然存在，”梅恩格蒂继续。“这种差异的一个可能的起源是我们可能缺少模拟中的一些主要物理。”

耶鲁大学Priyamvada Natarajan在康涅狄格州纽黑文，康涅狄格州的高级理论家之一，补充说，“真正的宇宙”的特点是我们根本没有捕获我们当前的理论模型。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测最小鳞片上的暗物质的详细分布。“

该团队的论文将出现在9月11日刊上的杂志。

它们产生的弯曲或重力透镜效果的簇中的簇中的暗物质分布。暗物质的重力放大并扭曲远离背景物体的光，就像一个有资金镜，产生扭曲，有时是相同的远程星系的多个图像。簇中的暗物质浓度越高，其轻弯曲越大。

哈勃的清晰图像与VLT的光谱相结合，帮助团队产生了准确的高保真的暗品地图。他们确定了几十个乘法，镜头，背景星系。通过测量镜片扭曲，天文学家可以追踪暗物质的数量和分布。

在分析中使用的三个关键银河群，Macs J1206.2-0847，Macs J0416.1-2403和Abell S1063是两个哈勃调查的一部分：与哈勃（冲突）程序的边界字段和集群镜头和超新星调查。

对于团队的惊喜，Hubble图像还揭示了较小的弧形弧和扭曲的图像，嵌套在每个群集的核心中的大规模镜头畸变内，其中最大的星系驻留。

研究人员认为，嵌入式镜片是由与近在簇星系相关的浓度的暗物质的重力产生。已知暗物质在内部区域的内部区域分布，以提高群集的整体镜头效果。

通过测量簇在几个簇星系中的恒星旋转速度来添加跟进光谱观察。“基于我们的光谱研究，我们能够将星系与每个集群与每个集群联系起来，估计他们的距离，”意大利法拉拉大学的佩罗罗斯塔斯队成员

“恒星的速度给了我们一个估计每个史式银河系的群众，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-Dealtancator的团队成员Pietro Bergamini添加了博士学位。

该团队将带有类似质量的模拟星系簇的样本与模拟的星系簇的样品进行了比较，与观察到的簇大致相同的距离。计算机模拟中的集群在最小的尺度上没有显示相同水平的暗品浓度 - 与宇宙中看到的近在群体星系相关联的尺度。

该团队期待继续对标准暗品模型进行压力测试，以识别其迷人性质。

美国宇航局的计划南希·格雷斯罗马空间望远镜将通过大规模的星系集群通过引力透镜来检测更多远程星系。观察结果将扩大天文学家可以分析以进一步测试暗物模型的群集样本。

读取哈勃透露出意外的差异：当前暗物质理论中缺少的成分？有关这一发现的更多信息。

参考：Massimo Meneghetti，Guido Davoli，Pietro Bergamini，Piero Rosati，Priyamvada Natarajan，Carlo Giocoli，Gabriel B. Caminha，R。Benton Metcalf，Elena Rasia，Stefano Borgani和Francesco，“在星系团中观察到的小规模引力透镜过多” Calura，Claudio Grillo，Amata Mercurio和Eros Vanzella，2020年9月11日，科学。
10.1126 / science.aax5164

哈勃太空望远镜是美国宇航局与欧洲航天局（ESA）之间国际合作的项目。NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）进行哈勃科学行动。STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。