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利用引力透鏡精確測(cè)量類星體星系的質(zhì)量

時(shí)間：2025-12-10 09:18:25 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)整理編輯：探索

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SDSS J0919 + 2720強(qiáng)透鏡系統(tǒng)。學(xué)分:自然天文學(xué)(2023)。DOI: 10.1038/s41550-023-01982-2神秘的地球uux.cn）據(jù)洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院：來(lái)自EPFL的一組

SDSS J0919 + 2720強(qiáng)透鏡系統(tǒng)。學(xué)分:自然天文學(xué)(2023)。引力DOI: 10.1038/s41550-023-01982-2
（神秘的透鏡體星地球uux.cn）據(jù)洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院：來(lái)自EPFL的一組研究人員發(fā)現(xiàn)了一種方法，利用強(qiáng)引力透鏡現(xiàn)象來(lái)精確確定包含類星體的精確星系的質(zhì)量，以及它們?cè)谟钪鏁r(shí)間中的測(cè)量演化，這種精度比任何其他技術(shù)都高大約三倍。質(zhì)量了解類星體宿主星系的利用類星質(zhì)量有助于深入了解早期宇宙中星系的演化，從而構(gòu)建星系形成和黑洞發(fā)展的引力場(chǎng)景。研究結(jié)果發(fā)表在《自然天文學(xué)》上。透鏡體星
該研究的精確高級(jí)作者、EPFL天體物理學(xué)家弗雷德里克·庫(kù)爾賓(Frédéric Courbin)說(shuō):“引力透鏡實(shí)現(xiàn)了前所未有的測(cè)量精確度和準(zhǔn)確性，為在遙遠(yuǎn)的質(zhì)量宇宙中獲得可靠的質(zhì)量估計(jì)提供了一種新的途徑，在那里傳統(tǒng)技術(shù)缺乏精確度，利用類星并且容易出現(xiàn)偏差。引力”。透鏡體星
“過(guò)去已經(jīng)測(cè)量過(guò)宿主星系的質(zhì)量，但由于引力透鏡，這是第一次在遙遠(yuǎn)的宇宙中進(jìn)行如此精確的測(cè)量，”該研究的主要作者、目前在斯坦福大學(xué)獲得SNF獎(jiǎng)的馬丁·米隆解釋道。
結(jié)合引力透鏡和類星體
類星體是超大質(zhì)量黑洞的發(fā)光表現(xiàn)，它吸積周圍的物質(zhì)，位于宿主星系的中心。通常很難測(cè)量類星體的宿主星系有多重，因?yàn)轭愋求w非常遙遠(yuǎn)，也因?yàn)樗鼈兲亮耍灾劣谒鼈儽雀浇娜魏挝矬w都亮。
引力透鏡允許我們計(jì)算透鏡物體的質(zhì)量。由于愛(ài)因斯坦的引力理論，我們知道了夜空前景中的大質(zhì)量物體——引力透鏡——是如何彎曲來(lái)自背景物體的光的。由此產(chǎn)生的奇怪光環(huán)實(shí)際上是引力透鏡對(duì)背景物體光線的扭曲。
十多年前，Courbin騎自行車去Sauverny天文臺(tái)，當(dāng)他意識(shí)到他可以結(jié)合兩者——類星體和引力透鏡——來(lái)測(cè)量類星體主星系的質(zhì)量。為此，他必須在星系中找到一個(gè)類星體，它也可以作為引力透鏡。
迄今為止觀察到的少數(shù)引力透鏡類星體
斯隆數(shù)字巡天(SDSS)數(shù)據(jù)庫(kù)是搜索引力透鏡類星體候選的好地方，但為了確定，庫(kù)爾賓必須看到透鏡環(huán)。2010年，他和他的同事委托哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀察四個(gè)候選者，其中三個(gè)顯示出透鏡化。在這三顆行星中，有一顆因其特有的引力透鏡環(huán)而脫穎而出:SDSS J0919+2720。
這里看到的SDSS J0919+2720的HST圖像顯示了前景中的兩個(gè)明亮的物體，每個(gè)都充當(dāng)著引力透鏡，“可能是兩個(gè)正在合并的星系，”庫(kù)爾賓解釋道。左邊的是一顆明亮的類星體，位于一個(gè)太暗而無(wú)法觀測(cè)的主星系內(nèi)。右邊明亮的物體是另一個(gè)星系，主引力透鏡。最左邊一個(gè)暗淡的物體是一個(gè)伴星系。特征環(huán)是來(lái)自背景星系的變形光。
拯救世界的計(jì)算透鏡模型
通過(guò)仔細(xì)分析SDSS J0919+2720中的引力透鏡環(huán)，原則上可以確定這兩個(gè)明亮物體的質(zhì)量。如果沒(méi)有合著者Aymeric Galan最近開(kāi)發(fā)的基于小波的透鏡建模技術(shù)，要解開(kāi)各種物體的質(zhì)量是不可能的，他目前在慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM)，也是SNF獎(jiǎng)的獲得者。
利用引力透鏡精確測(cè)量類星體星系的質(zhì)量

信用:EPFL /奧斯汀皮爾
“天體物理學(xué)中最大的挑戰(zhàn)之一是理解超大質(zhì)量黑洞是如何形成的，”加蘭解釋道。“了解它的質(zhì)量，它與主星系的比較以及它在宇宙時(shí)代的演變，讓我們能夠拋棄或驗(yàn)證某些形成理論。”
“在本地宇宙中，我們觀察到最大質(zhì)量的星系在其中心也擁有最大質(zhì)量的黑洞。這可能表明，星系的增長(zhǎng)受到其中心黑洞輻射和注入星系的能量的調(diào)節(jié)。然而，為了測(cè)試這一理論，我們?nèi)匀恍枰粌H在局部，而且在遙遠(yuǎn)的宇宙中研究這些相互作用，”米隆解釋道。
引力透鏡事件非常罕見(jiàn)，千分之一的星系揭示了這一現(xiàn)象。由于類星體出現(xiàn)在每一千個(gè)星系中，類星體充當(dāng)透鏡的幾率是百萬(wàn)分之一。科學(xué)家們預(yù)計(jì)將在今年夏天用獵鷹9號(hào)SpaceX火箭發(fā)射的ESA-NASA任務(wù)Euclid中探測(cè)到數(shù)百個(gè)這些透鏡類星體。

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