新发现的“爱因斯坦十字”揭示巨大暗物质晕的存在

在极少数情况下，引力透镜甚至能将经过它的光分裂，使其呈现出多重影像。这种现象因光分裂重复形成的形状而被称为“爱因斯坦十字”。

近日，一个新的爱因斯坦十字在一篇科学论文中被观测并描述。该发现由位于智利北部的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）的研究团队利用ALMA和其他望远镜的观测数据完成。这个十字的光来自HerS-3星系，该星系距离地球116亿光年，而引力透镜效应则由位于HerS-3与地球之间的4个巨型星系产生，这些巨型星系距离地球约78亿光年。

引力透镜不仅会分裂光源，还会将其放大，使我们能清晰观测到透镜后方的光源细节。研究团队表示，正因如此，HerS-3看起来是一个明亮的星暴星系——即正在经历爆发式恒星形成的星系，且它形成于整个宇宙恒星形成的高峰期。团队还指出，HerS-3拥有一个倾斜的旋转盘，其中心有气体以极快的速度涌出。

论文合著者雨果·梅西阿斯在一份声明中说：“借助这个‘天然望远镜’，我们能放大观察近120亿光年外、比银河系小10倍的区域，并在此过程中推断视线上的隐藏物质。”

揭示巨型暗物质晕

乍一看，HerS-3形成的爱因斯坦十字似乎完全是由位于HerS-3与地球之间的4个巨型星系产生的引力透镜效应造成的。然而，通过精确的引力透镜模型，研究团队发现这4个巨型星系的可观测质量不足以解释十字的5个影像排列——它们的质量根本不足以产生观测到的视觉效果。

巴黎天体物理研究所的论文第一作者皮埃尔·考克斯说：“要重现我们观测到的这种显著结构，唯一的方法是添加一个看不见的大质量成分：星系群中心的暗物质晕。”

暗物质晕是指由引力自行聚集形成的暗物质团块。据信，影响HerS-3光线的这个暗物质晕的质量是太阳的数万亿倍。

暗物质是理论上存在于宇宙中的物质，无法用可见光观测到，据认为约占宇宙总质量的85%。研究团队希望，HerS-3形成的爱因斯坦十字能为研究早期宇宙中暗物质对星系形成的影响提供一种独特方法。

本文最初发表于《连线》日本版，由日文翻译而来。