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[北美] 欧几里得“暗宇宙”望远镜在扭曲的时空中发现惊艳的爱因斯坦环 [复制链接]

发表于 2025-2-12 15:19 |显示全部楼层

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Space.com：欧几里得“暗宇宙”望远镜在扭曲的时空中发现惊艳的爱因斯坦环

欧几里得太空望远镜偶然发现了它的第一个爱因斯坦环，而且其景象令人惊叹。

不仅仅是视觉上的震撼，这个完美的圆形爱因斯坦环还使研究人员能够“测量”距离我们近6亿光年的某个星系核心区域的暗物质质量。

这颗由欧洲航天局（ESA）发射的太空探测器于2023年7月升空，目标是绘制迄今为止最精确的宇宙三维地图。

在构建这张地图的过程中，它发现了第一个强引力透镜现象。

这张地图将回溯100亿年的宇宙历史，帮助科学家研究暗宇宙的奥秘：暗物质和暗能量。

因此，欧几里得也被称为“暗宇宙侦探”。

NGC 6505星系：一个近距离的引力透镜

此次发现的引力透镜是NGC 6505星系，位于约5.9亿光年之外。

尽管听起来距离遥远，但对于引力透镜现象而言，这其实算是相对较近的。

团队成员、意大利国家天体物理研究所（National Institute for Astrophysics）研究员马西莫·梅内盖蒂（Massimo Meneghetti）在声明中表示，欧几里得发现的这第一个强引力透镜具有独特特征。通常，距离银河系较近的星系并不具备足够的质量来聚焦背景光源，形成多个影像，除非它们的核心区域含有极大量的物质。

这个光环的光来自更遥远的星系

欧几里得观测到的这个完美的爱因斯坦环，其光线实际上来自一个更遥远的星系。

这些光线已经在宇宙中穿行了大约44亿年才到达我们这里。

这意味着，当这些光离开源头时，太阳系才刚刚诞生约2亿年。

研究团队将这一发现命名为“阿尔蒂耶里透镜”（Altieri's lens），以纪念其发现者，天文学家阿尔蒂耶里（Bruno Altieri）。

“像NGC 6505这样的完整爱因斯坦环形成极为罕见，因为这需要透镜星系和背景星系与我们的望远镜完美对齐。”

梅内盖蒂补充道，“因此，我们并不指望欧几里得会发现太多这样的引力透镜。”

“即便考虑到这次任务将覆盖的巨大天空区域，我们预计最多只能发现20个类似的透镜。”

什么是爱因斯坦环？

爱因斯坦环之所以得名，是因为它来源于爱因斯坦1915年广义相对论中的“引力透镜”效应。

当光线经过大质量天体附近时，引力会使光线发生弯曲，使得来自同一光源的光可能在望远镜的图像中出现多个影像。

这种现象可以形成爱因斯坦环，爱因斯坦十字，甚至更罕见的爱因斯坦之字形。

爱因斯坦环揭示暗物质的分布

NGC 6505的引力透镜现象是在欧几里得发射两个月后，在任务验证阶段无意中发现的。

研究人员解释道，背景光源的分布与引力透镜的质量密切相关。

在NGC 6505的案例中，这意味着爱因斯坦环可以用来研究该星系的质量分布，包括其不可见的暗物质质量。

此外，由于“阿尔蒂耶里透镜”的半径小于NGC 6505星系，研究团队得以研究其核心区域的结构，该区域主要由恒星组成，暗物质含量较低。

团队成员、博洛尼亚大学（University of Bologna）的德斯帕利（Giulia Despali）表示，引力透镜是测量质量最精确的方法之一。通过结合爱因斯坦环模型和星系中恒星的分布，我们测得透镜中心区域的暗物质质量仅占总质量的11%。”

要知道，暗物质占据了宇宙总物质的约85%，因此星系的核心区域确实非常特殊。

欧几里得望远镜未来的研究计划

研究团队精确测量了NGC 6505的各种属性，揭示了其结构随距离中心的变化。他们还估算了低质量恒星与高质量恒星的比例，这被称为初始质量函数（initial mass function）。

德斯帕利补充道，新的欧几里得观测数据帮助我们进一步了解暗宇宙，以及星系的形成与演化过程。

此次观测到的完美爱因斯坦环是强引力透镜效应的实例。

然而，未来欧几里得望远镜将更多地利用“弱引力透镜”来研究暗宇宙。

尽管欧几里得预计只能发现约20个类似“阿尔蒂耶里透镜”的强引力透镜，但它将在任务期间观测的14000平方度天空中发现超过10万个其它类型的引力透镜现象。

最终，欧几里得望远镜将绘制出一张精确的物质分布图，包括可见物质和暗物质，涵盖从近邻宇宙到遥远星系团的不同距离。

这将帮助科学家研究暗物质和暗能量的本质以及它们在时间中的演化。

来源：

https://www.space.com/euclid-einstein-ring-dark-matter

By Robert Lea published yesterday
"This first strong gravitational lens discovered by Euclid has unique characteristics."

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发表于 2025-2-12 15:21 |显示全部楼层

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本文要点：

1. 欧几里得太空望远镜偶然发现了一个完美的爱因斯坦环，揭示了暗物质质量分布。

2. 该引力透镜来自NGC 6505星系，距离地球约5.9亿光年。

3. 这个爱因斯坦环的光源来自一个更遥远的星系，光线行进了约44亿年。

4. 研究团队利用此引力透镜测量NGC 6505的质量分布，发现其中心区域的暗物质仅占11%。

5. 未来，欧几里得望远镜将在观测的天空区域内发现超过10万个引力透镜现象。

6. 该项目最终将绘制一张精确的宇宙物质分布图，研究暗物质和暗能量的演化。

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