测量暗物质的温度

这张来自哈勃太空望远镜的图像显示了遥远星系的引力透镜化。加州大学戴维斯分校的天文学家正在利用这一现象来了解更多关于暗物质的性质。

温暖，寒冷，对吗？加州大学戴维斯分校的物理学家正在测量暗物质的温度，暗物质是构成我们宇宙四分之一的神秘物质。

我们对什么是暗物质知之甚少，物理学家还没有探测到暗物质粒子。但是我们知道暗物质团的重力会扭曲来自遥远物体的光线。加州大学戴维斯分校的物理学教授克里斯·法斯纳克特和他的同事们正在利用这种被称为引力透镜的变形来了解更多关于暗物质性质的信息。

法斯纳克特说，暗物质的标准模型是“冷”，这意味着粒子的移动速度比光速慢。这也与暗物质粒子的质量有关。粒子的质量越低，它就越“暖和”，移动得越快。

法斯纳克特说，冷(更大质量)暗物质的模型在很大的尺度上适用，但在单个星系的尺度上并不太适用。这导致了其他模型，包括带有更轻、移动更快粒子的“暖”暗物质。观察排除了粒子移动速度接近光速的“热”暗物质。

暗物质质量的极限

前加州大学戴维斯分校研究生任伟雪、法斯纳克特和他的同事使用引力透镜来限制热量，从而限制暗物质的质量。他们测量了七个遥远的引力透镜类星体的亮度，以寻找由额外的暗物质干涉斑点引起的变化，并利用这些结果来测量这些暗物质透镜的大小。

法斯纳克特说，如果暗物质粒子更轻、更暖、移动更快，那么它们就不会形成低于一定大小的结构。

“低于一定尺寸，它们就会被弄脏，”他说。

他说，该结果对潜在暗物质粒子的质量设定了一个下限，同时不排除冷暗物质。该团队的结果代表着比之前从2002年开始的分析有了很大的改进，并且可以与加州大学洛杉矶分校的一个团队最近的结果相媲美。

Fassnacht希望继续向调查中添加透镜物体，以提高统计准确性。

“我们需要观察大约50个物体，才能很好地限制暗物质的温度，”他说。

一篇描述这项工作的论文发表在皇家天文学会月报。其他合著者是:德国加青马克斯·普朗克天体物理研究所的文·恩兹、维盖蒂和德帕利；英国剑桥大学天文研究所硕士奥格；荷兰格罗宁根大学卡普廷天文研究所法学博士；和荷兰射电天文学研究所的麦基安。这项工作得到了国家科学基金会、荷兰科学研究组织和中国科学院的支持。