摘要:结合最新理论预测，数据处理工具和哈勃望远镜观测结果，证实了一团冷暗物质的存在。根据爱因斯坦的广义相对论，大质量天体能使光线在引力场附近经过时，就像通过透镜一样，出现偏折现象，揭示了引力透镜效应。而其最著名的例证：爱因斯坦十字架，证明了暗物质的存在，解释了四重影的现象。

一项利用哈勃太空望远镜和广义相对论的新技术揭示了迄今为止发现的最小的暗物质团，其质量比银河系的暗物质晕少10万倍。

这些（相对而言）微小的暗物质团与一种领先的暗物质理论——天文学家称之为冷暗物质——非常吻合。

洛杉矶加利福尼亚大学的天体物理学家汤玛索·特鲁说：“我们对冷暗物质模型进行了非常有说服力的观察测试，它非常出色地通过了。”

事实上我们并不知道暗物质是什么。我们无法直接检测到它。我们所真正知道的是，如果我们将当前的物理学应用于我们可以直接观察到的事物，那么宇宙并没有完全按照它应该的那样表现。 例如，在银河系外缘的恒星运动得比它们应该的速度快，就像受到一些看不见的物质的影响一样。

我们称这种物质为“暗物质”，关于其工作原理有几种假说。其中有热暗物质-其中“热”是指“粒子运动接近光速”； 和冷暗物质，“冷”指的是“粒子运动比相对论速度还慢”。

要知道，热暗物质移动得太快，以至于不能容纳更小的碎片。如果暗物质移动得更慢——就像冷暗物质理论中所说的那样——那么这些小块就应该在那里......

大多数观测证据和当前的模型都倾向于冷暗物质，但这个问题远还未得到解决。有一个测试能为小的暗物质团能否找到提供线索。

然而，要找到他们并不容易。还记得我们如何无法直接观测它的一点是什么吗？取而代之的是，天文学家根据它对周围可观测物体的引力影响来推断它的存在。例如，恒星围绕星系外缘移动太快。

星系影响的另外一件事是光。如果在我们和光源之间有一些巨大的东西，比如星系团，那么它的引力影响弯曲时空，弯曲光的路径并创建光源的多重图像。

(NASA, ESA, and D. Player/STScI)

这被称为引力透镜「1」，是爱因斯坦广义相对论预言的效应。在极少数情况下，所涉及的物体会以这样的方式排列，即在透镜对象周围产生四个扭曲的图像。这叫做爱因斯坦十字架。

你想知道这和冷暗物质有啥什么关系？好吧，这将非常酷的部分。小暗物质的引力影响，理论上应该可以在透镜周围背景光源的每个图像中发现的差异中观察到。

因此，研究小组使用哈勃天文望眼镜研究8个爱因斯坦十字架类星体，它们是由超大质量的黑洞驱动的极其明亮的星系，被巨大的前景星系引力透镜化。

加州大学洛杉矶分校天体物理学家丹尼尔·吉尔曼说：“想象一下，这八个星系中的每一个都是一个巨大的放大镜”。

“小的暗物质团就像是放大镜上的小裂缝一样，改变着四个类星体图像的亮度和位置，与如果玻璃是光滑时你所期望看到的相比。”

他们测量了类星体的光是如何被透镜弯曲的。他们观察了四幅图像的亮度和位置。他们把这些和爱因斯坦十字架在没有暗物质下应该是什么样子的预测进行了比较。

这些比较使得研究小组可以计算出改变图像的暗物质团的质量。这些团块似乎比银河系内外暗物质的质量小10000到100000倍。

当然，这些发现不能排除热暗物质的存在性。（更不用说混合暗物质增加的复杂性，这是一众包含两种类型的模型）但是这些结果确实为支持冷暗物质的存在的现有工作中增加了一个坚实的证据。

美国航天局喷气推进实验室的天文学家和物理学家安娜·尼伦伯格说：“天文学家之前就已开展过对暗物质理论的观测试验。但我们的实验为小团冷暗物质的存在提供了迄今为止最有力的证据。”

通过最新的理论预测、统计工具和哈勃望远镜的新观测，我们现在得到了一个比以前可能的结果都更为可靠的结果。

「1」

光源从引力透镜后面经过（质点位于图像中心）。水圈是光源，如果没有透镜，可以看到白点是光源的多重图像（或爱因斯坦环）。

引力透镜是一种物质（例如星系团）在远处光源和观察者之间的分布，当光朝向观测者传播时，它能够使来自光源的光弯曲。这种效应被称为引力透镜效应。弯曲量是爱因斯坦广义相对论的预言之一。

作者: sciencealert

FY: cyling

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