一個異乎尋常的“愛因斯坦十字”。

異乎尋常的“愛因斯坦十字”。除了通常的四個像，其中心還有奇怪的第五個像。

Nicolás Lira Turpaud（ALMA Observatory） / Pierre Cox

法國國家科研中心的Pierre Cox在看到北部擴展毫米波射電望遠鏡陣列（Northern Extended Millimeter Array）傳回的圖像時不敢相信自己的眼睛——深空中一個名為HerS-3的星系影像竟然被投射成了十字。

這是引力變的戲法——雖然罕見，卻也在可以理解的范圍內(nèi)。距離遙遠的星系或類星體發(fā)出的光，在掠過質(zhì)量巨大的天體時，行進路線會受這個天體引力場影響而發(fā)生彎曲。如果天體和觀測者的空間排列恰到好處，當這些光到達觀測者眼中后，就會形成四個獨立影像，分列在前景天體的四個象限上，看上去就像一個十字。

這就是所謂的“愛因斯坦十字”。但這個十字卻有些異常。因為Cox在其中心點附近，看到了詭異的第五個像。

起初Cox和他的同事們還以為是儀器出了故障，但后來發(fā)現(xiàn)并非如此——因為遠在智利阿塔卡瑪沙漠中的歐洲南方天文臺大型毫米/亞毫米波射電望遠鏡陣列也拍到了。

人們被這第五個像搞糊涂了?！皭垡蛩固故帧崩碚撋现粫纬伤膫€像。中心點附近要么是前景天體，要么是漆黑一團——被投射成十字的背景星系亮度會被增強，而這通常會使其與前景構(gòu)成明顯的反差。

但這個十字中心出現(xiàn)的，卻是背景星系的第五個像。分析結(jié)果確認，構(gòu)成這個像的每一個光子，都來自大約116億光年外的HerS-3。

計算機模擬結(jié)果顯示，這個奇怪的現(xiàn)象或許只有用HerS-3和地球之間存在一個巨大的暗物質(zhì)暈才能解釋得通。

盡管哈勃太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)，在HerS-3和地球之間，在大約78億光年遠處，存在一個由四個可見星系組成的星系群，但分析結(jié)果表明僅包含這四個星系的透鏡模型不足以準確再現(xiàn)觀測結(jié)果。

而當人們在該星系群最亮星系的東南側(cè)引入第五個看不見的質(zhì)量點后，重建結(jié)果卻能精確匹配HerS-3五個像的所有特征。

HerS-3星系在“愛因斯坦十字”中形成了五個像。G1至G4為前景透鏡星系群中的四個可見星系。黃色星標為不可見的暗物質(zhì)暈所在位置。

Pierre Cox / ALMA（ESO / NAOJ / NRAO）/ NOEMA

暗物質(zhì)不發(fā)射光，不反射光，也不吸收光；它只產(chǎn)生引力，只通過引力和外部世界溝通。

科學家其實根本不知道它是什么。有人認為它是一種奇特的粒子，有人認為它是經(jīng)典理論的謬誤，甚至有人認為它是高維世界在三維宇宙里的影子……

但不管它是什么，也唯有它才能解釋，為什么我們在獲得一個“愛因斯坦十字”的同時，卻還能在十字中心看到背景星系的第五個像。

“愛因斯坦十字”是“引力透鏡”的一個特例，而現(xiàn)在這個透鏡有了一塊完全透明的鏡片?；蛟S這塊鏡片后面有一只窺視我們——就像我們現(xiàn)在正在窺視它們——的眼睛。

HerS-3“愛因斯坦十字”形成原理。Nicolás Lira Turpaud / Pierre Cox / ALMA（ESO / NAOJ / NRAO）

參考

HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adf204