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举例而言，在银河系周围，如果观察到从一个卫星星系中被拉出的一串细细的恒星星流结构，这可能就暗示在其附近存在一个子晕团块，或者说卫星星系。但这样的星流结构是如此罕见而昏暗，非常难以观察。 为了更好地限定子晕和矮星系的存在，天文学家们必须尝试在其他星系的附近搜寻它们的踪迹。赫萨维表示，在这样的情况下，唯一可能的方法就是观察它们的引力场可能对光线传播造成的扭曲，从而间接推断其存在。 引力透镜效应 回到我们故事的开端：但经过一段时间的等待之后，赫萨维和其他天文学家们终于看到了ALMA阵列拍摄的最初一批图像。正如传言所言的那样，ALMA的确拍摄到了SDP81的图像，可以观察到从这个星系变成了两个明亮的光弧，就像火焰。 很显然，来自这个星系的光线被一个距离地球更近，因而位于我们观察视线前景位置的星系的引力场扭曲了。就像一个巨大的凸透镜，前景星系的引力场效应增强了SDP81星系的亮度，将它的形状扭曲成弧形，并且在这一特定情况下，将其影像撕裂，一分为二。 此次拍摄到的新图像的分辨率与赫萨维在计算机模拟中得到的一样好。他回忆道：“那真是妙极了！对我来说，那真是一个激动人心的时刻。” 在发布会上，这张图像只是展示了几秒钟的时间，刚好够赫萨维抓拍一张照片。随后他立刻将拍摄的照片发给了自己的同事们。 赫萨维知道，有了这样的高分辨率图像，他将有机会搜寻其周围空间中隐藏着的子晕结构。如果有一个卫星星系存在于前景星系的周围，那么它的引力场会造成在前景星系对光线扭曲效应基础上的二次扭曲，就像凸透镜上被滴了一滴水地。但这样的扭曲将是极其微弱的，因此必须依赖于复杂的算法才能从中进行识别。 在过去的一年里，赫萨维和他的同事们使用专门技术对SDP81星系的图像展开分析。通过将观测图像与他们的计算机模拟结果进行比对，他们能够推断出该星系周围是否存在卫星星系，以及它的质量。很快，他们便识别出一个子晕结构，其质量约为太阳质量的10亿倍左右。特鲁本人并未参与这项工作，但他对此评论道：“这是一项巨大的技术，计算机和科学成就。” 这也不是天文学家们第一次借助所谓引力透镜效应去搜寻子晕结构了。但这一最新研究的不同之处就在于，其使用了强大的ALMA阵列望远镜，其工作波段主要是在比红外光更长的波段区间。这一波段的辐射主要来自温暖的星际尘埃，它们遍布背景星系SDP81。 而相比之下，前景星系内则几乎不含尘埃，这就意味着对于ALMA望远镜来说，前景星系几乎是不可见的。于是在它的观测视野中，就不会存在来自前景星系的明亮干扰，也因此能够让天文学家们得以对背景星系开展更加细致的研究和分析，并以前所未有的详细程度开展相关研究。 另一个关键的方面在于，研究人员能够利用这一方法对搜寻这一星系周围其他可能存在的更小的子晕团块结构，那是CDM模型预言存在，但却尚未得到证实的重要线索。 尤其是，天文学家们展示了他们在理论上有能力找出质量仅相当于太阳质量大约1000万倍左右的小型子晕团块，这比他们实际已经找到的子晕案例的质量还要低100倍。特鲁指出：“于是事情开始变得更加有趣了。” 温暖的暗物质？寒冷的暗物质？ 之所以这样说，是因为关于暗物质存在一些不同的理论，而这些理论对于这类小质量子晕结构的数量多少有着完全不同的预测。 举例来说，如果暗物质是“温暖的”而不是“寒冷的”。那么从定义上说，这就意味着暗物质粒子在早期宇宙中应该运行的速度会比较快，也就难以聚集成为团块结构。因此，通过对今日宇宙中这类小型引力团块数量的统计，我们将能够推断暗物质究竟是“温暖的”还是“寒冷的”。 巴洛克表示：“如果你发现这类暗物质团块的数量很多，那么这就相当于给温暖暗物质理论宣判了死刑，这是毫无疑问的。那将是冷暗物质模型正确性的确凿证据之一。” 但为了搜寻到更多数量的子晕结构，天文学家们需要对更多的引力透镜星系进行观测。但一直到最近，这样的观测已经陷入停滞，他们只对很少几个案例进行了观测。好在这种状况可能很快就将得到改变。 赫萨维表示：“我们感到兴奋的是，这是我们研究的引力透镜事件中，首次有观测图像的分辨率恰好与我们的模拟结果相类似的情况。”这个星系本身显示出团块结构，让赫萨维的小组得以从中识别那些由周围的子晕结构产生的微小的扭曲效应。 他回忆道：“当我第一眼看到那些美妙的纤细光弧，以及这个星系图像中显示的细微团块结构迹象时，我就知道这一定会非常有趣。”而如果ALMA的首批图像质量如此优异，后续的观测也就非常值得期待了。特鲁表示：“这是一项令人难以置信的杰出工作，现在终于开始得到回报。但这还只不过是开始。” 就在几年之前，天文学家们仅仅掌握大约150例引力透镜效应的案例，但这一数字目前正在快速增长。在最近几年里，赫萨维和同事们利用南极望远镜已经新发现了另外的超过150个引力透镜案例，而利用其他望远镜预计也将能够找出另外的数百个新案例。 而与此同时，ALMA望远镜则非常适合对这类目标进行高分辨率的后续观测工作。因此，赫萨维的研究组非常希望接下来能够利用这台新的强大观测设备对更多的引力透镜案例进行观察，并搜寻其周围可能存在的子晕团块结构。通过几年时间的努力，对尽可能多的星系案例进行分析，他们希望能够获得足够多的数据，能够解决所谓的“卫星星系失踪之谜”，从而大大加深我们对于暗物质本质的理解。 巴洛克表示：“今天，我们将迎来这种方法的黄金发展期。未来几年将非常值得期待。”(晨风) (责任编辑：admin) |