天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)110億光年外“神秘干擾天體”，或?qū)偃掳堤祗w

IT之家 1 月 12 日消息，據(jù) space.com 報道，一個質(zhì)量相當(dāng)于 100 萬個太陽、核心疑似為黑洞的完全黑暗且充滿神秘色彩的天體，令天文學(xué)家困惑不已，同時又深深吸引著他們。

據(jù)IT之家了解，這個被稱為“神秘干擾天體”的物體位于約 110 億光年之外，于 2025 年通過其引力影響被發(fā)現(xiàn)。僅憑引力效應(yīng)就能被探測到的天體中，它是目前已知最遙遠(yuǎn)的一個。

不過，天文學(xué)家對這個神秘干擾天體并非全然一無所知。事實上，他們確信自己已經(jīng)摸清了這個奇特宇宙天體的核心構(gòu)成。“該天體的中心內(nèi)核與黑洞或致密恒星核的特征一致，而令人驚訝的是，其質(zhì)量竟占到了該天體總質(zhì)量的約四分之一。”德國馬克斯?普朗克天體物理研究所的團(tuán)隊負(fù)責(zé)人西蒙娜?韋格蒂解釋道，“但隨著我們的觀測范圍遠(yuǎn)離中心區(qū)域，該天體的密度趨于平緩，形成了一個巨大的盤狀結(jié)構(gòu)。這是一種我們從未觀測到過的結(jié)構(gòu)，因此它可能屬于一類全新的暗天體。”

這種奇特的結(jié)構(gòu)是在引力透鏡系統(tǒng) JVAS B1938+666 中發(fā)現(xiàn)的，引力透鏡效應(yīng)是愛因斯坦于 1915 年在其引力理論 —— 廣義相對論中首次預(yù)言的現(xiàn)象。當(dāng)背景光源發(fā)出的光線穿過前景大質(zhì)量天體（即引力透鏡）造成的時空曲率區(qū)域時，光線原本的直線傳播路徑會發(fā)生彎曲，引力透鏡效應(yīng)便由此產(chǎn)生。光線傳播受到的這種影響，不僅能通過光線放大效應(yīng)讓人類觀測到遙遠(yuǎn)的天體，還能讓科學(xué)家深入了解引力透鏡系統(tǒng)內(nèi)部的質(zhì)量分布規(guī)律。

引力透鏡系統(tǒng) JVAS B1938+666 由多個距離地球 65 億至 110 億光年的大質(zhì)量天體組成，其中就包括這個“神秘干擾天體”，它也是該系統(tǒng)中最遙遠(yuǎn)的組成部分。一支天文學(xué)家團(tuán)隊試圖重建該天體的質(zhì)量分布情況，并由此得出了它的“密度分布曲線”。

考慮到 JVAS B1938+666 包含多種不同天體，且其主要組成部分是一個大質(zhì)量橢圓星系，這項研究工作的難度極大。與該系統(tǒng)中的其他天體不同，這個神秘干擾天體完全不發(fā)光，無法被直接觀測。

“利用引力透鏡效應(yīng)來分離這樣一個遙遠(yuǎn)、低質(zhì)量天體的各類質(zhì)量組成部分，是一項極具挑戰(zhàn)性同時又無比令人振奮的工作。”韋格蒂在一份聲明中表示，“我們依托高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)和復(fù)雜的模型展開研究，但就在我以為我們已經(jīng)完全弄清楚它的特性時，它又帶來了新的驚喜。正是這種兼具難度與神秘性的特質(zhì)，讓這個天體變得如此迷人。”

為了研究這個神秘干擾天體，韋格蒂及其同事首先著手分析它對引力透鏡系統(tǒng) JVAS B1938+666 整體引力弧造成的微小擾動。隨后，他們將包括綠岸望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)的多個望遠(yuǎn)鏡陣列收集到的數(shù)據(jù)，與各種暗物質(zhì)模型進(jìn)行對比。結(jié)果顯示，現(xiàn)有任何一種暗物質(zhì)模型都無法對這個神秘干擾天體的特性做出合理解釋。

“它的密度分布曲線極為奇特 —— 中心區(qū)域密度極高，同時體積又異常龐大。”意大利國家天體物理研究所的團(tuán)隊成員達(dá)維德?馬薩里指出，“也就是說，它的質(zhì)量分布并不均勻：中心區(qū)域似乎存在一個極端致密的天體，而其密度分布曲線的延伸范圍，遠(yuǎn)超同等質(zhì)量的星系或恒星系統(tǒng)的典型尺度。”

盡管目前對該神秘干擾天體的研究均借助射電望遠(yuǎn)鏡開展，但未來的研究工作，以及這一謎題的最終破解，或許需要依靠工作在其他波長范圍的望遠(yuǎn)鏡，其中就包括具備強(qiáng)大紅外觀測能力的詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）。意大利國家天體物理研究所的團(tuán)隊成員克里斯蒂安娜?斯平戈拉表示：“如果我們最終能夠在可見光或紅外波段探測到它的某種發(fā)光信號，那么我們或許可以推斷，它是一個性質(zhì)特殊的超致密矮星系，擁有一個異常延伸的恒星暈。但如果即便是詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡，也無法探測到任何恒星光芒或其他可見物質(zhì)的存在，那就意味著我們面對的是一個現(xiàn)有暗物質(zhì)模型難以解釋其特性的天體。”

該團(tuán)隊的相關(guān)研究成果已于 1 月 5 日發(fā)表在《自然?天文學(xué)》期刊上。