哈密顿天体:哈勃观测到独特的引力透镜结构

天文学家发现了一种不同寻常的引力透镜结构,称为“汉密尔顿天体”,它由两张褶皱结构的块状螺旋背景星系图像和同一螺旋星系的第三张解析图像组成,这两张图像共同形成了切向尖点结构。

这张哈勃快照显示了三张放大的图像,这是嵌入在SDSS J223010.47-081017.8星系团中的一个遥远星系。图片来源:NASA / ESA /哈勃/ Richard E. Griffiths,夏威夷大学/ Jenny Wagner,海德堡大学/ Joseph DePasquale, STScI。

这张哈勃快照显示了三张放大的图像,这是嵌入在SDSS J223010.47-081017.8星系团中的一个遥远星系。图片来源:NASA / ESA /哈勃/ Richard E. Griffiths,夏威夷大学/ Jenny Wagner,海德堡大学/ Joseph DePasquale, STScI。

在NASA/ESA哈勃太空望远镜获得的图像中,肖尼州立大学的天文学家蒂莫西·汉密尔顿和他的同事发现,一个中间的、未编目的前景星系团的巨大引力扭曲了空间,放大、变亮并拉伸了它后面一个遥远星系的图像。

尽管哈勃望远镜的观测揭示了许多由引力透镜效应引起的有趣的镜像畸变,但这一物体是唯一令人困惑的。

在这种情况下,背景星系和前景星系团之间的精确对准产生了遥远星系相同图像的两个放大副本。

这一罕见现象的发生是因为背景星系跨越了空间结构中的波纹。

这个波纹是放大率最大的区域,由大量暗物质的引力引起,暗物质是构成宇宙大部分质量的看不见的胶水。

当来自遥远星系的光线沿着这道波纹穿过星系团时,会产生两个镜像,以及第三个可以从侧面看到的镜像。

“我们真的被难住了,”汉密尔顿博士说,他是一篇论文的合著者纸张发表在皇家天文学会月报

当他在2013年发现奇怪的线性特征时,这种罕见的现象还不为人所知。

当他观察类星体的图像时,他发现了镜像的图像和平行的条纹。他以前从来没有见过这样的东西,其他队员也没有。

因此,天文学家们开始探索这些诱人的直线之谜,这些直线后来被发现者称为汉密尔顿天体。

利用斯隆数字天空调查(SDSS)的数据,他们发现导致透镜效应的前景星团与放大图像位于同一区域,但在任何编目调查中都没有出现。

然而,这些奇怪的图像位于一个星团的中心,这一事实使研究小组清楚地知道,是星团产生了透镜图像。

他们的下一步是确定这三张透镜图像是否在同一距离,因此是否都是同一遥远星系的扭曲肖像。

夏威夷的双子座和凯克天文台的光谱测量帮助研究人员证实了这一点,显示出这些透镜图像来自于超过110亿光年之外的一个星系。

根据第三个透镜图像的重建,这个遥远的星系似乎是一个边缘上的、带栅栏的螺旋,正在形成团块状的恒星。

他们还发现前景星团,即SDSS J223010.47-081017.8,位于70亿光年之外。

夏威夷大学的天文学家理查德·格里菲斯博士说:“这个引力透镜与哈勃之前研究过的大多数透镜非常不同,特别是在哈勃前沿场对星团的调查中。”

“你不必长时间盯着这些星团看就能找到许多透镜。在这个物体中,这是我们仅有的透镜。我们一开始甚至不知道这个星团。”

根据研究小组的说法,由于折叠结构显示了高度独特的表面亮度特征,后续的微透镜观测或对单个表面亮度特征的更高分辨率的详细调查可以进一步阐明神秘暗物质的性质。

“这是伟大的,我们只需要两个镜像,以获得如何笨拙或不暗物质可以在这些位置的规模,”合作作者Jenny Wagner博士,天体物理学家在海德堡大学。

“在这里,我们不使用任何镜头模型。我们只需要取多个图像的可观测值以及它们可以相互转换的事实。它们可以用我们的方法折叠成另一个。这已经让我们知道了暗物质在这两个位置需要有多平滑。”

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理查德格里菲斯. 2021汉密尔顿的天体——一个横跨星系团引力焦散线的丛生星系:对暗物质聚集的限制。MNRAS506 (2): 1595-1608; 内政部:10.1093/mnras/stab1375

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