國(guó)家天文臺(tái)利用哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一批全新的強(qiáng)引力透鏡系統(tǒng)
近日,在中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)B“宇宙結(jié)構(gòu)起源”的支持下,中科院國(guó)家天文臺(tái)博士舒軼平和研究員毛淑德(兼清華大學(xué)教授)及其合作者利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了17個(gè)全新的星系強(qiáng)引力透鏡系統(tǒng)(如圖)。這一樣本對(duì)研究暗物質(zhì)的本質(zhì)以及高紅移萊曼alpha發(fā)射體有著重要意義;這也是中國(guó)天文學(xué)家首次利用哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)星系尺度的引力透鏡系統(tǒng)。 暗物質(zhì)是當(dāng)代宇宙學(xué)模型中的一個(gè)重要成分,但是它的本質(zhì)仍然是未解之謎。人們目前正在通過(guò)多種方式和實(shí)驗(yàn)來(lái)研究暗物質(zhì)的本質(zhì)和行為,其中一種方式就是利用強(qiáng)引力透鏡來(lái)測(cè)量星系中暗物質(zhì)子暈的性質(zhì)。強(qiáng)引力透鏡現(xiàn)象是背景天體的光線在前景透鏡天體引力場(chǎng)的作用下發(fā)生偏折最終匯聚成多重像的現(xiàn)象。它是最為有效的測(cè)量前景透鏡天體中暗物質(zhì)質(zhì)量分布的手段之一。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,能否探測(cè)到前景透鏡星系中小質(zhì)量的暗物質(zhì)子暈,對(duì)區(qū)分不同的暗物質(zhì)模型有著決定性意義。研究表明,背景天體的本征尺度越小,能探測(cè)到的前景天體中暗物質(zhì)子暈的質(zhì)量就越低。然而現(xiàn)有的強(qiáng)引力透鏡樣本中的背景天體尺度過(guò)大,還無(wú)法達(dá)到探測(cè)低于1億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量暗物質(zhì)子暈的需求。 為了獲得更高的質(zhì)量靈敏度,國(guó)家天文臺(tái)的舒軼平等首先通過(guò)對(duì)近一百萬(wàn)條星系光譜的分析,挑選出21個(gè)強(qiáng)引力透鏡候選者,其中的背景天體都是紅移2到3的萊曼alpha發(fā)射體。與現(xiàn)有的強(qiáng)引力透鏡樣本相比,萊曼alpha發(fā)射體的本征尺寸小3到5倍,從而能將質(zhì)量靈敏度提高1個(gè)數(shù)量級(jí)左右。之后,舒軼平和美國(guó)猶他大學(xué)教授Adam Bolton等利用哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)這一樣本進(jìn)行后續(xù)觀測(cè),21個(gè)候選者中的17個(gè)被證認(rèn)為強(qiáng)引力透鏡系統(tǒng)(如圖所示)。通過(guò)對(duì)哈勃望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)的研究,舒軼平及其合作者發(fā)現(xiàn)背景的萊曼alpha發(fā)射體一般由多個(gè)成分構(gòu)成,是目前發(fā)現(xiàn)背景星系尺度最小的樣本,為更深刻揭示小質(zhì)量暗暈和暗物質(zhì)本質(zhì)提供了極佳基礎(chǔ)。 |