摘要：一个理论上不应该存在的神秘光点，正在帮助天文学家揭开宇宙中最大谜团之一。国际研究团队在观测罕见的爱因斯坦十字架时，意外发现了一个"不可能"的第五图像，这一发现证实了一个巨大暗物质光环的存在，为理解构成宇宙85%物质的看不见结构提供了前所未有的机会。

信息来源：https://scitechdaily.com/astronomers-spot-impossible-fifth-image-unlocking-dark-matter-secrets/

一个理论上不应该存在的神秘光点，正在帮助天文学家揭开宇宙中最大谜团之一。国际研究团队在观测罕见的爱因斯坦十字架时，意外发现了一个"不可能"的第五图像，这一发现证实了一个巨大暗物质光环的存在，为理解构成宇宙85%物质的看不见结构提供了前所未有的机会。

这项发表在《天体物理学杂志》上的研究始于一个令人困惑的观测异常。当罗格斯大学的天体物理学家查尔斯·基顿看到同事安德鲁·贝克分享的一张不寻常照片时，他立即意识到这违反了现有的天体物理学理论。"你见过中间有图像的爱因斯坦十字架吗？"贝克的问题引发了一场跨越大洲的科学探索。

宇宙透镜效应的异常发现

爱因斯坦十字架是宇宙中最壮观的光学现象之一，当遥远星系的光线经过前景星系的强引力场时，会被弯曲成四个对称分布的图像，形成十字形结构。这种现象被称为引力透镜效应，是爱因斯坦广义相对论的直接验证。

然而，在名为HerS-3的遥远尘埃星系案例中，研究团队观测到了五个而非四个图像。第五个图像出现在十字架的中心位置，这在理论上是不可能的。基顿解释道："你无法在中心获得第五张图像，除非质量发生了不寻常的事情，使光线弯曲。"

这一发现的重要性在于，传统的爱因斯坦十字架只需要四个前景星系的引力就能解释观测到的光学现象。但第五个图像的出现意味着必须存在额外的、看不见的质量源来产生这种特殊的引力弯曲效应。

罕见的爱因斯坦十字架内的神秘第五张图像暴露了巨大的暗物质光环，为天文学家提供了一个难得的机会来研究遥远的星系和塑造宇宙的不可见结构。（艺术家的概念。图片来源：SciTechDaily.com

法国天文学家皮埃尔·考克斯是首位注意到这一异常的研究者。他在使用法国阿尔卑斯山的北方扩展毫米阵列望远镜观测数据时发现了这个奇特的结构。"它看起来像一个十字架，中间有这个图像。我知道我以前从未见过这种情况。"考克斯最初以为这是仪器故障，但经过反复验证，第五个图像确实存在。

计算机建模揭示隐藏质量

面对这一理论挑战，研究团队转向了复杂的计算机建模。基顿和研究生拉娜·艾德开发了精密的引力透镜模型，试图用四个可见前景星系来解释五图像模式。然而，所有基于可见物质的模型都无法重现观测结果。

"我们仅使用可见星系尝试了所有合理的配置，但没有一个有效。"基顿表示。只有当研究团队在模型中加入一个巨大的、看不见的暗物质光环时，计算结果才与观测数据完美匹配。这个暗物质结构的质量必须足够大，才能产生观测到的额外引力弯曲效应。

这种建模方法的成功证明了现代天体物理学研究的强大能力。通过精确的数学计算和物理模拟，科学家能够探测到完全看不见的宇宙结构。正如基顿所说："这就是建模的力量。它有助于揭示你看不到的东西。"

研究使用了多个世界级观测设施的数据，包括智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列和法国的北方扩展毫米阵列。这些设施的高精度观测能力使得科学家能够分辨出微小的光学细节，从而发现这个不寻常的第五图像。

暗物质研究的重大突破

一种罕见的宇宙配置：科学家们发现了一个具有五个光点的爱因斯坦十字，而不是通常的四个光点。图片来源：P. Cox 等人 – ALMA （ESO/NAOJ/NRAO）

暗物质是现代宇宙学中最大的未解之谜之一。尽管科学家通过各种间接证据确认了暗物质的存在，但直接探测这种神秘物质的努力至今未获成功。暗物质不发光，不吸收光线，也不与普通物质发生强相互作用，使其极难被直接观测。

贝克指出："我们只知道它的存在，因为它如何影响我们可以看到的事物，比如它弯曲来自遥远星系的光的方式。这一发现为我们提供了一个难得的机会来详细研究这种看不见的结构。"

这个新发现的暗物质光环具有特殊的科学价值。与以往通过星系旋转曲线或宇宙微波背景辐射等方法推断暗物质存在不同，引力透镜效应提供了一种更直接、更精确的探测手段。通过分析光线弯曲的具体模式，科学家可以绘制出暗物质的空间分布图，甚至估算其密度分布。

更重要的是，这种发现方法具有广泛的应用前景。随着观测技术的不断改进，天文学家有望发现更多类似的暗物质结构，逐步构建起暗物质在宇宙中分布的完整图景。

来源：人工智能学家