ALMA 發現暗物質矮星系

大家都認識恆星、星雲、星系這些會發光的天體,相對於整個龐大而黑暗的宇宙,這些亮亮的部分,就像冰山冒出來水面的那一小塊一樣,只占整體少部分,其實宇宙質量大部分是由神秘的暗物質組成。暗物質看不到,沒人知道它由什麼東西組成。 就和我們已知銀河系外圍可能團簇暗物質團塊一樣,宇宙學家相信,在其他星系外圍,情形應該也一樣。那些團塊中有些可能內含有已誕生的恆星。那樣,我們看到的會是亮度暗淡的矮星系。但當暗物質團塊裡不含恆星,天文學家又看不到這些暗物質團塊,要如何得知暗物質矮星系究竟存在還是不存在呢? 答案是「重力」。暗物質可能看不見,但卻一定有重力,結果是,光線穿越宇宙時的路徑,會被暗物質的重力略微地彎曲,相同的道理,天文學家用來分析ALMA觀測的資料,結果最近就從光的路線受扭曲的現象裡,發現了一個暗物質矮星系。 早在2014 年ALMA就觀測到一個所謂的「愛因斯坦環」,代號”SDP.81”。這觀測到的現象是,有個很遙遠星系發出的光,受到較靠近我們的另一星系重力影響,行進路線被扭曲成一個幾乎正圓形的環。而這個環的形狀和結構,完完全全由前景星系質量分佈來決定。 國際天文學家組成的團隊,現在非常詳細地研究了那個SDP.81愛因斯坦環的形狀,用大型超級電腦計算得到的結果是,前景星系必定伴隨著一個質量不到銀河系千分之一的物質團塊。因為用大型望遠鏡拍攝的照片上並沒有出現這個物質團塊,所以,這可能是一個暗矮星系。 未來如果繼續類似這樣的觀測,可能會在宇宙中發現更多其他的暗物質矮星系。到時候,如果宇宙學家所預期的沒錯,暗物質矮星系數量真的那麼多,那麼宇宙學者目前對暗物質的一些想法便將獲得確認。但如果和預期的不一樣,這個謎將變得更大。


發現了什麼? SDP.81 是「愛因斯坦環」幾個著名案例之一,實際上是120億光年外的一個星系的扭曲圖像。造成它變形的原因是距離地球約40億光年(較近)的一個星系的重力。距離地球較近的「前景」星系好像一片透鏡一樣。很久前,愛因斯坦就曾經預言「重力透鏡」的存在。所以後來這類現象稱為「愛因斯坦環」。SDP.81位在天空中的長蛇座。 誰發現的? 許多天文學家和物理學家共同參與分析了SDP.81愛因斯坦環,他們把研究成果發表在天文物理期刊上。研究團隊的隊長(有時又叫做論文的「第一作者」) 是美國加州史丹福大學的Yashar Hezaveh。按Yashar Hezaveh教授的譬喻,新發現的這個暗物質矮星系,和落在汽車擋風玻璃上的雨滴類似,二者都會扭曲背景物體圖像。