根據一項近日發(fā)表在《天體物理學雜志》上的新研究，科學家利用位于阿爾卑斯山的“北部擴展毫米波射電望遠鏡陣列”（NOEMA），以及位于阿塔卡馬沙漠的“阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列”（ALMA），在大約117億光年外，發(fā)現了五個看上去一模一樣的星系（如下圖所示）。

這種奇異的現象應該如何解釋呢？由于這五個星系在整體上排列成一個十字形，所以科學家首先想到的就是，這應該是“愛因斯坦十字”。

簡單來講，“愛因斯坦十字”的形成與引力透鏡效應密切相關，根據廣義相對論，引力的本質其實就是時空的彎曲，所以如果在觀測者與觀測目標之間有一個質量足夠大的前景天體，那么在觀測目標發(fā)出的光經過這個前景天體附近空間時，就會發(fā)生明顯的彎曲，如此一來，觀測者就可能看到多個觀測目標的虛像。

這種現象就是引力透鏡效應，而在特定的情況下，引力透鏡就可以形成呈對稱十字排列的虛像，這就被稱為“愛因斯坦十字”。

然而科學家很快發(fā)現，事情并不是想象中的那么簡單，要知道“愛因斯坦十字”的中心區(qū)域，應該是產生引力透鏡效應的前景天體，它會擋住目標天體，所以其中心區(qū)域，要么就是前景天體的光芒，要么就直接被遮擋了。

（↑已知的“愛因斯坦十字”之一，位于飛馬座方向，距我們大約80億光年，可以看到在它的中心區(qū)域其實是前景天體的光芒）

也就是說，如果此次發(fā)現的真的是“愛因斯坦十字”，那它的中心區(qū)域就不應該出現那個虛像，但實際觀測卻顯示，它的中心區(qū)域清清楚楚地出現了一個虛像。

盡管如此，科學家仍然認為這五個看上去一模一樣的星系，應該是一個被稱為“HerS-3”的星系因為引力透鏡所形成的，根據測算，這個星系距離地球大約117億光年，于是他們就開始致力于尋找產生引力透鏡的前景天體。

而在經過一系列的觀測之后，他們發(fā)現，在“HerS-3”和地球之間，距離我們大約78億光年的區(qū)域，確實存在4個星系（下圖中的G1至G4）。

所以科學家就推測，這4個星系應該充當了前景天體，它們引力場的共同作用所產生的引力透鏡，讓“HerS-3”發(fā)出的光形成了5個虛像，其中就包括了中心區(qū)域的那個虛像，而在我們看來，這個虛像正好位于這4個星系的間隙之中，所以我們就可以看到它（如下圖所示）。

有了這個推測，當然就要進行驗證了，于是科學家利用對這4個星系的觀測數據建立起引力透鏡模型，然后嘗試通過調整不同的參數來重現實際觀測到的情況。

模擬結果是令人意外的，無論他們如何調整參數，這4個星系都不能重現實際觀測到的情況，模擬出的結果要么是中間那個虛像位置不對，要么就是其他4個虛像的位置不對，而假如在特定位置（下圖中標為DM的位置）上額外加上一個足夠大的質量團，那所有虛像的位置就都可以調整到與實際觀測到的情況一模一樣。

但問題是，根據科學家的計算，這個額外加入的質量團的范圍可達十萬光年以上，質量則相當于太陽的幾萬億倍，然而觀測數據卻表明，在那個特定位置上，什么都沒有。

為什么會這樣呢？難道是宇宙出bug了嗎？實際上，近些年來確實有科學家提出了“虛擬宇宙論”，該理論認為，宇宙有可能是一個虛擬程序，在此前提成立的情況下，宇宙中很多令人費解的現象就可以得到合理的解釋。

所以根據該理論可以推測出，如果宇宙真是虛擬的，出點bug也是可以理解（畢竟宇宙那么大嘛），或許是因為某種原因，這個虛擬程序錯誤地生成了五個一模一樣的星系。

當然了，“虛擬宇宙論”只是一種未經證實的假說，雖然該理論也有一些的支持者，但這并沒有得到科學家的普遍認同。那么，從自然形成的角度來說，這又應該如何解釋呢？對此，科學家給出的推測是，這應該與暗物質密切相關。

關于暗物質，相信大家或多或少都聽說過，簡單來講就是，暗物質不會發(fā)光，也不會吸收和反射光，但它們卻有質量，并可以產生與其質量相匹配的引力。

所以科學家就推測，這個“額外的質量團”應該是由大量暗物質構成的“暗物質暈”，雖然我們無法直接觀測到它的存在，但它與前面提到的那4個充當前景天體的星系的引力場的共同作用所產生的引力透鏡，卻讓我們看到了這個奇異的“愛因斯坦十字”。

就目前的情況來看，這也只能算是一種合理的推測，實際情況是否真是如此還有待進一步的探索，畢竟我們連暗物質是否真的存在都不是很確定……

參考資料：HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo，The Astrophysical Journal, Volume 991, Number 1，DOI 10.3847/1538-4357/adf204