
黑暗物质可能放大正在贪婪进食的超大质量黑洞的喷流
天文学家发现,来自一颗遥远的超大质量黑洞的等离子喷流以接近光速喷发,正在被一个看不见的黑暗物质团块引力透镜。这个发现可能会揭示宇宙“幽灵”粒子(称为中微子)的来源。所讨论的超大质量黑洞驱动着一种叫做类星体的物体,具体是称为布雷扎(blazar)的类型。所有类星体都涉及超大质量黑洞,被大量物质包围,黑洞在其上进食。没有被这些宇宙巨头消耗的物质会被引导至黑洞的两极,从那里以等离子喷流的形式喷出。布雷扎与普通类星体的不同之处在于,它喷出的喷流是指向地球的。这些类星体,像这个研究中重点关注的PKS 2233-148,早已被提议为喷射中微子的宇宙粒子加速器。中微子因其不带电和很小的质量而得名幽灵,因为每秒有100万亿个中微子可以穿过你的身体而不会让你察觉到。这使得它们很难被探测和追溯源头。这种被引力透镜的布雷扎可能会帮助我们追寻这一线索,最终证明布雷扎正填满宇宙中的宇宙幽灵。德国马普无线电天文研究所的西尔克·布里岑告诉Phys.org:“这些大规模喷流是宇宙加速器,可能正在产生中微子。我们研究它们是为了寻找任何可能有助于我们更好理解中微子发射的异常现象。” 布雷扎喷流接受宇宙课程修正 天文学家长期以来一直对PKS 2233-148感兴趣,认为这个布雷扎可以巩固中微子与进食超大质量黑洞喷流之间的联系。因为它的一个极向喷流与我们从地球的视线对齐。布里岑和同事们重新审视了地球上的非常长基线阵列(VLBA)、费米空间望远镜(以伽马射线观看布雷扎)以及斯威夫特太空天文台上的X射线仪器记录的PKS 2233-148观察结果。这揭示了PKS 2233-148喷流的运动如何随时间变化,揭示了之前隐藏的细节,包括这个布雷扎喷流突然偏离预期路径的事实。“我们非常高兴发现喷流中以及伽马射线光曲线中的未被探测现象,”布里岑说。是什么导致了这种宇宙课程修正?现象首先由阿尔伯特·爱因斯坦在1915年预测,并且是宇宙中最奇特的东西的无形集群,即黑暗物质。 什么是引力透镜,黑暗物质如何导致它? 引力透镜的概念源自爱因斯坦的引力理论,即广义相对论。广义相对论指出,含物质的物体会扭曲空间的本质,就像保龄球放在拉伸的橡胶布上。重力正是由这种曲率产生的。而且,就像炮弹比保龄球在假想的橡胶布上造成更深的凹陷,质量更大的物体会在空间中造成更极端的扭曲;它的引力影响更大。当光穿过这种扭曲的空间时,就会发生一些妙事:它的通常直线路径会被弯曲。这意味着,当来自背景源的光通过一个充当引力透镜的大质量前景物体时,它到达我们望远镜的时间不同,这意味着背景源会被放大,或者在极端情况下,在同一图像中多次出现。在这种情况下,正是PKS 2233-148的喷流正在被透镜作用。但是,没有一个可以被看到的大质量物体,如星系或星系团,在合适的位置进行透镜作用。因此,留下了可能性,透镜物体可能是一些完全看不见的东西。黑暗物质正符合这个条件。插图展示了引力透镜的基本原理(图片来源:NASA、ESA和L. Calçada) 黑暗物质实际上是隐形的,因为它不直接与电磁辐射或光相互作用。换句话说,黑暗物质不发光,光也不会从它身上反射出来。这意味着即使是一个足够大的块,能够充当引力透镜,也会是不可探测的。但这并不意味着光对黑暗物质造成的空间曲率不会做出反应,就像它对由“普通”物质(如恒星或星系)组成的任何物体造成的曲率做的那样。像任何引力透镜装置一样,PKS 2233-148喷流的透镜作用需要精确的对齐,这意味着它只是暂时的现象。“因为这些是短期现象,所以它们很难被发现,”布里岑说。“这是我们第一次发现一种透镜现象,可能暗示黑暗物质的子结构。”
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