引力透镜射电图像细节刷新纪录:VLBI技术揭示百万太阳质量级暗物质团块

编辑者: Uliana S.

国际天文学家团队取得了一项重大的科学突破,他们利用超长基线干涉测量(VLBI)技术,捕捉到了有史以来最清晰的引力透镜射电图像。这项尖端技术将洲际距离的射电望远镜连接起来,不仅成功地拍摄到了光的扭曲现象,更重要的是,它利用引力透镜效应,在宇宙学尺度上揭示了一个最小质量天体的存在。这项开创性研究的成果已在包括《皇家天文学会月报》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)和《自然·天文学》(Nature Astronomy)在内的权威刊物上发表。

这项观测聚焦于JVAS B1938+666系统。在这个系统中,一个距离地球约65亿光年的巨大椭圆星系充当了透镜,它弯曲了来自距离超过110亿光年的更遥远射电源的辐射。为了达到前所未有的细节水平,研究人员部署了VLBI技术,虚拟地整合了22台全球射电望远镜,其中包括欧洲VLBI网络和VLBA阵列。由国家天体物理研究所(INAF)运营的位于梅迪奇纳的32米“加布里埃尔·格鲁夫”(Gabriele Grueff)天线在网络中发挥了关键作用。数据处理在JIVE进行协调,创建了一个虚拟的单一巨型天线,其有效口径与网络中最远单元之间的距离相当,从而实现了惊人的千分之一角秒的分辨率。

在1.7 GHz频率下进行的14小时观测,成功揭示了“一个极其纤细且近乎完整的引力弧——这是该技术迄今为止观测到的最清晰的图像”。通过对透镜星系质量分布进行细致的建模,科学家们得以重建背景射电源的真实形态。数据显示,这个位于110亿光年之外的遥远天体,是一个紧凑且对称的结构,这与超大质量黑洞的早期活跃阶段相吻合。该结构延伸约2000光年,值得注意的是,它没有明显的中心核,但在边缘区域有两个明亮的射电发射区。INAF的克里斯蒂安娜·斯平戈拉(Cristiana Spingola)等研究人员指出,这篇论文开启了一系列关于复杂VLBI观测的系列文章。来自格罗宁根大学的观测协调员约翰·麦基恩(John McKean)强调,引力弧中的异常现象被立即注意到,这清楚地表明了他们研究方向的正确性。

基于同一套VLBI数据,第二项独立研究取得了突破,它仅凭引力作用,就识别出了迄今为止在遥远宇宙中发现的最小天体。研究团队采用了全新的、改进的分析算法,发现了一个额外的质量集中区域,该区域很可能与透镜星系处于相同的距离(65亿光年)。该天体的质量约为一百万太阳质量,这与典型星系数万亿太阳质量的规模形成了鲜明对比。斯平戈拉指出,这是人类首次在宇宙学距离上,仅依靠其引力影响就锁定了如此微小的质量体。这个天体可能是暗物质光晕、密集的恒星团,或者是一个小型、已熄灭的矮星系。马克斯·普朗克天体物理研究所的西蒙娜·维盖蒂(Simone Vegetti)强调,证实暗物质团块的存在需要消耗巨大的计算资源。如果后续分析能够证实这种规模的“暗体”确实存在,它将成为理解暗物质本质的关键性测试,并可能颠覆既有的宇宙学理论。

来源

  • Adnkronos

  • SHARP–IX. I densi e a bassa massa perturbatori in B1938+666 e J0946+1006: implicazioni per la materia oscura fredda e auto-interagente

  • Indagare una galassia radio massiccia con lenti gravitazionali

  • JVAS lente gravitazionale B1938+666

  • galassie: individuali: JVAS B1938+666 | MIT Kavli Institute

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