國家天文臺利用哈勃望遠鏡發(fā)現(xiàn)一批全新的強引力透鏡系統(tǒng)
近日,在中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項B“宇宙結(jié)構(gòu)起源”的支持下,中科院國家天文臺博士舒軼平和研究員毛淑德(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(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了17個全新的星系強引力透鏡系統(tǒng)(如圖)。這一樣本對研究暗物質(zhì)的本質(zhì)以及高紅移萊曼alpha發(fā)射體有著重要意義;這也是中國天文學家首次利用哈勃望遠鏡發(fā)現(xiàn)星系尺度的引力透鏡系統(tǒng)。
暗物質(zhì)是當代宇宙學模型中的一個重要成分,但是它的本質(zhì)仍然是未解之謎。人們目前正在通過多種方式和實驗來研究暗物質(zhì)的本質(zhì)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(zhì)子暈的性質(zhì)。強引力透鏡現(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。在這個實驗中,能否探測到前景透鏡星系中小質(zhì)量的暗物質(zhì)子暈,對區(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)有的強引力透鏡樣本中的背景天體尺度過大,還無法達到探測低于1億個太陽質(zhì)量暗物質(zhì)子暈的需求。 為了獲得更高的質(zhì)量靈敏度,國家天文臺的舒軼平等首先通過對近一百萬條星系光譜的分析,挑選出21個強引力透鏡候選者,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個數(shù)量級左右。之后,舒軼平和美國猶他大學教授Adam Bolton等利用哈勃望遠鏡對這一樣本進行后續(xù)觀測,21個候選者中的17個被證認為強引力透鏡系統(tǒng)(如圖所示)。通過對哈勃望遠鏡數(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)。 該研究結(jié)果已經(jīng)被國際期刊《天體物理學報》(The Astrophysical Journal)接收。該工作同時還得到國家自然基金委的支持。 ![]() 哈勃太空望遠鏡獲得的21個強引力透鏡候選者的圖像數(shù)據(jù)。每一幅小圖中心橘黃色是前景的透鏡星系,圍繞著透鏡星系的藍紫色結(jié)構(gòu)是背景萊曼alpha發(fā)射體的多重像。 |