超越維度的力量，在太空中向人類展示了一個怪異的“十字”

一個異乎尋常的“愛因斯坦十字”。

異乎尋常的“愛因斯坦十字”。除了通常的四個像，其中心還有奇怪的第五個像。

Nicolás Lira Turpaud（ALMA Observatory） / Pierre Cox

法國國家科研中心的Pierre Cox在看到北部擴展毫米波射電望遠鏡陣列（Northern Extended Millimeter Array）傳回的圖像時不敢相信自己的眼睛——深空中一個名為HerS-3的星系影像竟然被投射成了十字。

這是引力變的戲法——雖然罕見，卻也在可以理解的范圍內。距離遙遠的星系或類星體發出的光，在掠過質量巨大的天體時，行進路線會受這個天體引力場影響而發生彎曲。如果天體和觀測者的空間排列恰到好處，當這些光到達觀測者眼中后，就會形成四個獨立影像，分列在前景天體的四個象限上，看上去就像一個十字。

這就是所謂的“愛因斯坦十字”。但這個十字卻有些異常。因為Cox在其中心點附近，看到了詭異的第五個像。

起初Cox和他的同事們還以為是儀器出了故障，但后來發現并非如此——因為遠在智利阿塔卡瑪沙漠中的歐洲南方天文臺大型毫米/亞毫米波射電望遠鏡陣列也拍到了。

人們被這第五個像搞糊涂了。“愛因斯坦十字”理論上只會形成四個像。中心點附近要么是前景天體，要么是漆黑一團——被投射成十字的背景星系亮度會被增強，而這通常會使其與前景構成明顯的反差。

但這個十字中心出現的，卻是背景星系的第五個像。分析結果確認，構成這個像的每一個光子，都來自大約116億光年外的HerS-3。

計算機模擬結果顯示，這個奇怪的現象或許只有用HerS-3和地球之間存在一個巨大的暗物質暈才能解釋得通。

盡管哈勃太空望遠鏡發現，在HerS-3和地球之間，在大約78億光年遠處，存在一個由四個可見星系組成的星系群，但分析結果表明僅包含這四個星系的透鏡模型不足以準確再現觀測結果。

而當人們在該星系群最亮星系的東南側引入第五個看不見的質量點后，重建結果卻能精確匹配HerS-3五個像的所有特征。

HerS-3星系在“愛因斯坦十字”中形成了五個像。G1至G4為前景透鏡星系群中的四個可見星系。黃色星標為不可見的暗物質暈所在位置。

Pierre Cox / ALMA（ESO / NAOJ / NRAO）/ NOEMA

暗物質不發射光，不反射光，也不吸收光；它只產生引力，只通過引力和外部世界溝通。

科學家其實根本不知道它是什么。有人認為它是一種奇特的粒子，有人認為它是經典理論的謬誤，甚至有人認為它是高維世界在三維宇宙里的影子……

但不管它是什么，也唯有它才能解釋，為什么我們在獲得一個“愛因斯坦十字”的同時，卻還能在十字中心看到背景星系的第五個像。

“愛因斯坦十字”是“引力透鏡”的一個特例，而現在這個透鏡有了一塊完全透明的鏡片。或許這塊鏡片后面有一只窺視我們——就像我們現在正在窺視它們——的眼睛。

HerS-3“愛因斯坦十字”形成原理。Nicolás Lira Turpaud / Pierre Cox / ALMA（ESO / NAOJ / NRAO）

參考

HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adf204