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2024-05-13 17:13:26

物理学家解决了韦伯望远镜发现的古代星系之谜

导读 去年 9 月,詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 发现了 JWST-ER1g,这是一个巨大的古代星系,形成于宇宙年龄仅为当前年龄的四分之一时。令...

去年 9 月,詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 发现了 JWST-ER1g,这是一个巨大的古代星系,形成于宇宙年龄仅为当前年龄的四分之一时。令人惊讶的是,爱因斯坦环与这个星系有关。这是因为 JWST-ER1g 充当透镜,使来自远处光源的光线弯曲,然后呈现为一个环,这种现象称为强引力透镜,这是爱因斯坦广义相对论中所预测的。

爱因斯坦半径(爱因斯坦环的半径)内的总质量有两个组成部分:恒星和暗物质成分。

加州大学河滨分校 物理学和天文学教授 于海波说:“如果我们从总质量中减去恒星质量,我们就得到了爱因斯坦半径内的暗物质质量。” 他的团队发表了新的研究成果关于 JWST-ER1g 的文章发表在《天体物理学杂志通讯》 杂志上。 “但暗物质质量的价值似乎高于预期。这令人费解。在我们的论文中,我们提供了一个解释。”

暗物质晕是一种不可见物质的晕,它渗透并包围着像 JWST-ER1g 这样的星系。尽管实验室从未检测到暗物质,但物理学家确信暗物质(占宇宙物质的 85%)的存在。

“当普通物质——原始气体和恒星——坍缩并凝结成 JWST-ER1g 的暗物质晕时,它可能会压缩该晕,从而导致高密度,” 加州大学河滨分校二年级研究生孔德茂说,谁领导了分析。 “我们的数值研究表明,这种机制可以解释 JWST-ER1g 的高暗物质密度——相同体积内的暗物质质量更多,从而导致更高的密度。”

加州大学河滨分校博士后研究员、该论文的合著者Daneng Yang表示 ,JWST-ER1g 在大爆炸后 34 亿年形成,提供了“了解暗物质的绝佳机会”。

“这个强透镜物体是独一无二的,因为它有一个完美的爱因斯坦环,我们可以从中获得有关爱因斯坦半径内总质量的有价值的信息,这是测试暗物质特性的关键一步,”他说。

NASA 的 JWST 于 2021 年圣诞节发射,是一个轨道透视 天文台。它也称为韦伯,旨在回答有关宇宙的问题。它是迄今为止最大、最复杂、功能最强大的太空望远镜。

“JWST 为我们提供了前所未有的机会来观察宇宙年轻时形成的古代星系,”于说。 “我们期望很快能从 JWST 看到更多惊喜,并了解更多有关暗物质的信息。”