國家天文臺利用哈勃望遠鏡發現一批全新強引力透鏡系統

　　近日，在中國科學院戰略性先導科技專項B“宇宙結構起源”的支持下，中科院國家天文臺博士舒軼平和研究員毛淑德（兼清華大學教授）及其合作者利用哈勃太空望遠鏡的觀測數據，發現了17個全新的星系強引力透鏡系統（如圖）。這一樣本對研究暗物質的本質以及高紅移萊曼alpha發射體有著重要意義；這也是中國天文學家首次利用哈勃望遠鏡發現星系尺度的引力透鏡系統。

　　暗物質是當代宇宙學模型中的一個重要成分，但是它的本質仍然是未解之謎。人們目前正在通過多種方式和實驗來研究暗物質的本質和行為，其中一種方式就是利用強引力透鏡來測量星系中暗物質子暈的性質。強引力透鏡現象是背景天體的光線在前景透鏡天體引力場的作用下發生偏折最終匯聚成多重像的現象。它是最為有效的測量前景透鏡天體中暗物質質量分布的手段之一。在這個實驗中，能否探測到前景透鏡星系中小質量的暗物質子暈，對區分不同的暗物質模型有著決定性意義。研究表明，背景天體的本征尺度越小，能探測到的前景天體中暗物質子暈的質量就越低。然而現有的強引力透鏡樣本中的背景天體尺度過大，還無法達到探測低于1億個太陽質量暗物質子暈的需求。

　　為了獲得更高的質量靈敏度，國家天文臺的舒軼平等首先通過對近一百萬條星系光譜的分析，挑選出21個強引力透鏡候選者，其中的背景天體都是紅移2到3的萊曼alpha發射體。與現有的強引力透鏡樣本相比，萊曼alpha發射體的本征尺寸小3到5倍，從而能將質量靈敏度提高1個數量級左右。之后，舒軼平和美國猶他大學教授Adam Bolton等利用哈勃望遠鏡對這一樣本進行后續觀測，21個候選者中的17個被證認為強引力透鏡系統（如圖所示）。通過對哈勃望遠鏡數據的研究，舒軼平及其合作者發現背景的萊曼alpha發射體一般由多個成分構成，是目前發現背景星系尺度最小的樣本，為更深刻揭示小質量暗暈和暗物質本質提供了極佳基礎。

　　該研究結果已經被國際期刊《天體物理學報》（The Astrophysical Journal）接收。該工作同時還得到國家自然基金委的支持。

　　哈勃太空望遠鏡獲得的21個強引力透鏡候選者的圖像數據。每一幅小圖中心橘黃色是前景的透鏡星系，圍繞著透鏡星系的藍紫色結構是背景萊曼alpha發射體的多重像。