“循此苦旅，以达星辰”，走近神秘的暗物质晕。

对这些类星体星系周围神秘物质的测量，可能会对我们了解宇宙的演变过程产生深远影响。

暗物质光环的插图。

(图片来源：克里斯托弗-德塞特、尼古拉斯-L. 罗德、本杰明-R. 萨夫迪、佐西亚-罗斯托米安（伯克利实验室）根据费米伽马射线太空望远镜的数据绘制的艺术渲染图）。

一个天文学家团队首次“称量”出了活跃在古老星系明亮中心超大质量黑洞周围的暗物质晕。

对这些类星体星系周围神秘物质形式的测量可能会使我们对宇宙进化方式的理解产生深远影响。

这些由黑洞驱动的“心脏”（或类星体）亮度通常超出其周围星系中恒星的光芒总和。当质量约为太阳数十亿倍的超大质量黑洞开始贪婪地吞噬周围物质时，这些超级明亮的中心区域便会“燃烧”。

根据新的研究，科学家们认为这些活跃星系周围的暗物质光环有助于将物质输送到中心黑洞，提供宇宙快递服务，帮忙哺育土卫六。这项新研究表明，在数百个古代类星体周围的确存在着这样一种哺育机制，且这一过程在整个宇宙的历史长河中都是持续不变的。

“我们首次测量了大约130亿年前宇宙中围绕活跃黑洞的典型暗物质晕的质量，”团队负责人、东京大学天文学系教授柏川信成在一份声明中说，“我们发现类星体的暗物质光环质量非常稳定，约为太阳质量的10万亿倍。我们已经对类星体周围较新的暗物质光环质量进行了测量，这些测量结果与我们对更古老的类星体的测量结果惊人的相似。”

“这很有趣，因为它说明有一种特有的暗物质晕质量似乎能激活类星体，不论是数十亿年前还是现在。”

由于星系中心的超大质量黑洞会强烈影响恒星的形成和整个星系的生长，柏川信成团队这一出人意料的发现可能会对科学家研究早期宇宙中星系如何生长、进而了解宇宙如何演化产生深远影响。

权衡古老星系的暗物质含量

图为古老活跃星系中心类星体周围暗物质晕的质量。

科学界亟待解决暗物质的性质问题。尽管暗物质在宇宙中所有物质中约占85%，但它并不与光交互，因此我们看不到它。

通过暗物质的引力效应，天文学家不仅可以推断暗物质的存在，还能推测出这种效应对日常标准物质（包括恒星、宇宙尘埃和气体云、星系中的行星以及穿过这些星系的光线）的影响。最终，引力效应的难以捉摸让科学家们意识到大多数星系都必须被某种暗物质光环所包裹。如果星系内只有可见物质的引力，那么星系就无法在高速旋转时相维系。

不过，即使精进了这些暗物质推断技术，还是很难测量附近星系周围光晕中这种看不见的物质的质量。而测量更遥远星系周围的暗物质（也就是早期星系的暗物质）更具挑战性，因为这些星系发出的光非常微弱。

然而，柏川并没有被这些挑战吓倒。他和他的团队希望进一步了解黑洞是如何在早期宇宙中生长的，由于数百个最大和最强大的超大质量黑洞的亮度助长了类星体，研究人员得以首次测量远古星系周围的暗物质晕。

从这些古老类星体发出的光要在宇宙穿梭130亿年才能被望远镜捕获。在这段史诗般的宇宙之行中，这些光失去能量，拉长波长，从可见光光谱的红色端向下移动，变成了红外光波长——天文学家称这一过程为 “红移”。

·我们从未见过暗物质和暗能量，为什么我们认为它们存在呢？

·研究人员深入地下挖掘希望最终观测到暗物质。

·没有暗物质的庞大星系是宇宙谜题。

2016年，柏川和他的团队成员开始利用各种仪器（主要是夏威夷毛纳凯亚山顶的斯巴鲁望远镜）进行的一系列天文观测，从中收集红外数据。

这使他们能够看到这些类星体发出的光线是如何受到暗物质引力影响而发生改变的。暗物质和所有有质量的物质一样，会扭曲空间结构，从而导致光线的路径发生弯曲——天文学家将这一过程称为引力透镜。测量弯曲的程度，并将其与星系中气体、尘埃和恒星之类常见物质的质量应产生的弯曲度进行比较，可以发现隐藏的暗物质的质量。

柏川补充道：“新一代斯巴鲁望远镜比以往看得更远，不过我们也可以拓展国际观测项目来了解更多信息。”的维拉·鲁宾天文台，乃至欧盟今年发射的欧几里德卫星，都将探索更广阔的天空，发现更多类星体周围的暗物质晕。

“我们可以更全面地研究星系与超大质量黑洞之间的关系。这或许能帮我们了解黑洞是如何形成和成长的。”

BY: Robert Lea

FY: 秦半两

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来源: 天文在线