“愛因斯坦環(huán)”突現(xiàn)裂痕，引力受到異常擾動！

一個(gè)質(zhì)量相當(dāng)于100萬個(gè)太陽的“純黑物體”。

黑白為愛因斯坦環(huán)的紅外影像，彩色為射電波影像。

Keck / EVN / GBT / VLBA

環(huán)右側(cè)弧線下端的一個(gè)奇怪缺口。

Keck / EVN / GBT / VLBA

近日一些天文學(xué)家在引力扭曲的空間弧線上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異常缺口，意味著有什么東西正在干擾正常的引力場。要產(chǎn)生這樣的干擾，該物體的質(zhì)量必須達(dá)到太陽的百萬倍——但那里卻什么也沒有。

研究人員當(dāng)時(shí)正在觀測一個(gè)美麗的愛因斯坦環(huán)。

愛因斯坦環(huán)是引力透鏡最為壯觀的表現(xiàn)之一。質(zhì)量巨大的天體引力會扭曲空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其后方天體發(fā)出的光線在經(jīng)過時(shí)發(fā)生彎曲。如果背景天體和這個(gè)天體——通常被稱為前景天體，與觀測者的視線幾乎完美對齊，在觀測者眼中前景天體的周圍便會出現(xiàn)被放大增亮和扭曲了的背景天體圖像。這就是所謂的引力透鏡。而假如這個(gè)圖像表現(xiàn)為近乎完整的圓環(huán)，那就是所謂的“愛因斯坦環(huán)”。

來自荷蘭、南非和德國的該天文科研團(tuán)隊(duì)，整合了全球大量裝備來觀測這個(gè)愛因斯坦環(huán)。這些裝備組成了一臺口徑（基線）幾乎相當(dāng)于地球直徑的虛擬望遠(yuǎn)鏡，能夠解析所謂致密對稱天體（CSO）的引力透鏡成像。這類天體主要包括活躍的超大質(zhì)量黑洞，它們能夠產(chǎn)生相對較小（小于3200光年）的射電輻射瓣（lobe）。

研究人員成功地識別出了一個(gè)CSO。而在此過程中，他們還意外地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異乎尋常的現(xiàn)象。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在超級計(jì)算機(jī)根據(jù)觀測數(shù)據(jù)還原生成的“引力圖像”中，在該天體周圍的射電波段愛因斯坦環(huán)一側(cè)弧線上，有一個(gè)極不起眼的小缺口。

分析結(jié)果顯示，這個(gè)缺口只能由位于背景天體和前景天體之間的第三個(gè)天體產(chǎn)生，其質(zhì)量大約相當(dāng)于太陽的100萬倍。

但是研究人員并沒有在那個(gè)方向上觀測到任何天體。

對此目前有兩種觀點(diǎn)。其一認(rèn)為那里有一個(gè)不活躍的矮星系；其二認(rèn)為這個(gè)缺口可能是一個(gè)非常小的暗物質(zhì)團(tuán)塊造成的——其與地球的距離大約為100億光年，而規(guī)模只有此前發(fā)現(xiàn)的最小暗物質(zhì)團(tuán)塊的百分之一。

研究人員稱，數(shù)據(jù)的敏感度表明，發(fā)現(xiàn)這樣的暗物質(zhì)天體是合理的，符合冷暗物質(zhì)理論的預(yù)言。

冷暗物質(zhì)理論是當(dāng)前星系形成理論的基礎(chǔ)。冷暗物質(zhì)理論認(rèn)為，暗物質(zhì)是由“冷”的低能粒子構(gòu)成的，因此可以通過引力聚集在一起。與之相反，如果暗物質(zhì)是“熱”的，那么它們就不可能聚集在一起，而是會以近光速在太空中四散奔逃。

問題在于冷暗物質(zhì)組成的團(tuán)塊究竟能夠有多小，以及暗物質(zhì)團(tuán)塊是否能夠在內(nèi)部不形成恒星的情況下存在。所以尋找最小的暗物質(zhì)團(tuán)塊，是對暗物質(zhì)粒子性質(zhì)加以限制的一種方式。

黑白為愛因斯坦環(huán)的紅外影像，彩色為射電波影像。環(huán)右側(cè)弧線的下端有一個(gè)奇怪缺口。

Keck / EVN / GBT / VLBA

參考

Mysterious dark object in space

https://www.mpg.de/25518363/1007-asph-astronomers-image-a-mysterious-dark-object-in-the-distant-universe-155031-x

A million-solar-mass object detected at a cosmological distance using gravitational imaging

https://www.nature.com/articles/s41550-025-02651-2

An extended and extremely thin gravitational arc from a lensed compact symmetric object at redshift of 2.059

https://academic.oup.com/mnrasl/article/544/1/L24/8262431