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矮星系团暗示暗能量长期以来更强

这张美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的图像显示了暗物质在巨大星系团Abell 1689中心的分布,该星系团包含约1000个星系和数万亿颗恒星。

天文学家使用哈勃太空望远镜,将一个巨大的星系团视为宇宙放大镜,绘制了一张新的、极其详细的暗物质地图。

虽然暗物质是看不见的,但它通过引力对正常物质的牵引而使人知道它的存在。科学家们现在计算出,暗物质可能占宇宙中所有物质的80%。

新的暗物质地图不仅可以揭示暗物质的秘密,还可以揭示其同样神秘的兄弟暗能量的秘密。这是一种令人困惑的力的名字,这种力克服重力,导致宇宙体积膨胀得越来越快。

弯曲的路径

暗物质地图是由哈勃望远镜对一个名为Abell 1689的大型星系团的观测创建的,该星系团距离地球22亿光年。这个星团是著名的引力透镜现象的一个惊人例子,这是爱因斯坦预测的一种现象,当大型物体扭曲周围的时空时,甚至会导致光在经过时沿着弯曲路径传播。

当天文学家观察阿贝尔1689时,他们可以在我们的视线中看到它之外的星系的扭曲图片:当星系的光从它们传播到我们身边时,它穿过阿贝尔1689.然后被弯曲和放大。

通过研究这种所谓的透镜效应,科学家们可以得出导致翘曲的质量。

加利福尼亚州帕萨迪纳NASA喷气推进实验室的天文学家Dan Coe和西点军校的Edward Fuselier合作,将一种新的数学公式应用于Hubble对Abell 1689的观测。这一结果是迄今为止对星团质量分布最准确、最详细的计算,包括可见物质(暗物质)无法解释的质量。

“镜头图像就像一个大谜题,”科说。“在这里,我们首次找到了一种方法来排列Abell 1689的质量,使其将所有这些背景星系透镜对准它们的观测位置。”

暗能量

新的暗物质地图显示,阿贝尔1689的中心密度比物理模型预测的要大。

“Abell 1689似乎在出生时就受到了周围高密度暗物质的滋养,”Coe告诉空间网。“这给了它一个胖乎乎的肚子,它成年后一直带着这个肚子出现在我们今天的观察中。”

他补充道,最近在其他大型星系团中也发现了类似重中心的迹象。

科说:“这可能意味着星团的形成可能比模拟显示的要早。”“我的工作为我们从其他分析中得到的这一想法提供了更多的支持。”

因为宇宙自诞生以来一直在不断膨胀,所以它曾经比现在密度大得多。星系团的超重核表明,它们诞生于这些早期阶段,当时周围有如此密集的物质团。

但如果星系团真的很早就开始形成,那就陷入了困境,因为科学家们预计今天会看到更多的星系团。

这表明,在年轻的宇宙中,暗能量的力量可能比科学家们想象的要强大。科学家们认为,由于动能与引力相反,将物质拉开,它的力会抑制星系团的形成,并可能抵消星系团形成时的领先优势。

更宽的样本

为了验证这一假设,研究人员希望研究更多的星系团。他们计划开始一个名为CLASH(哈勃望远镜的星团透镜和超新星调查)的项目,在未来三年内观察其他25个星团。

科说:“我们将看看你的普通乔集群是否有这些胖乎乎的肚子。”

如果在Abell1689和其他大型星团中发现的致密中心能够容纳更大的样本,这将支持宇宙早期暗能量更强的观点。如果不是,那么这可能意味着这几个巨型星团恰好是特别的。

总而言之,科学家们可能比以往任何时候都更难解决暗物质和暗能量的问题。例如,地球和太空中的探测器目前正在寻找来自暗物质的躲避信号,这些信号可以揭示这种困惑物质的性质。

科说:“我认为我们对暗物质可能是什么有了更好的了解,我们有很多不同的方法来寻找它。”“在未来五年左右的时间里,我们希望从一个或多个这样的实验中获得信号。”


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