中國天文學家首次利用哈勃太空望遠鏡發現一批全新的強引力透鏡系統

十七個全新的星系強引力透鏡系統
中國國家天文台舒軼平博士和毛淑德研究員(兼清華大學教授)及其合作者,利用哈勃太空望遠鏡的觀測數據,發現了十七個全新的星系強引力透鏡系統(見上圖)。這一樣本對研究暗物質的本質以及高紅移萊曼α(Lyman alpha)發射體有著重要意義;這也是中國天文學家首次利用哈勃太空望遠鏡,發現星系尺度的引力透鏡系統。

暗物質是當代宇宙學模型中的一個重要成分,但是它的本質仍然是未解之謎。人們目前正在通過多種方式和實驗來研究暗物質的本質和行為,其中一種方式就是利用強引力透鏡來測量星系中暗物質子暈的性質。強引力透鏡現像是背景天體的光線在前景透鏡天體引力場的作用下發生偏折最終匯聚成多重像的現象。它是最為有效地測量前景透鏡天體中暗物質質量分佈的手段之一。在這個實驗中,能否探測到前景透鏡星系中小質量的暗物質子暈,對區分不同的暗物質模型有著決定性意義。研究表明,背景天體的本徵尺度越小,能探測到的前景天體中暗物質子暈的質量就越低。然而現有的強引力透鏡樣本中的背景天體尺度過大,還無法達到探測低於一億個太陽質量暗物質子暈的需求。

為了獲得更高的質量靈敏度,國家天文台的舒軼平博士等首先通過對近一百萬條星系光譜的分析,挑選出二十一個強引力透鏡候選者,其中的背景天體都是紅移二到三的萊曼α發射體。與現有的強引力透鏡樣本相比,萊曼alpha發射體的本身尺寸小三到五倍,從而能將質量靈敏度提高一個數量級左右。之後,國家天文台舒軼平博士和美國猶他大學亞當·博爾頓(Adam Bolton)教授等利用哈勃太空望遠鏡對這一樣本進行後續觀測,二十一個候選者中的十七個證認為強引力透鏡系統。通過對哈勃太空望遠鏡數據的研究,舒軼平及其合作者發現背景的萊曼alpha發射體一般由多個成分構成,是目前發現背景星系尺度最小的樣本,為更深刻顯示小質量暗暈和暗物質本質提供了極佳基礎。

【圖、文:節錄自中國科學院國天文台網頁 ;新聞訊息由林景明提供】

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