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透過重力微透鏡在大麥哲倫星雲中偵測到質量相當於三個衛星的物體

Grande Galáxia de Magalhães
Foto: Grande Galáxia de Magalhães - Tigertimwu/ Shutterstock.com

2019 年 12 月 18 日在大麥哲倫雲中記錄的一次天文事件導致發現了一個性質不尋常的天體。天文學家發現一顆遙遠恆星的亮度出現了暫時的、對稱的增加。這種現象持續了大約一小時。馬克湯普森在《今日宇宙》的一篇出版物中詳細介紹了這項觀察。發光圖案顯示發生了稱為引力微透鏡的物理效應。

造成視覺變化的物體被命名為菲比。愛因斯坦的廣義相對論是對此類空間事件的理解的基礎。當大質量物體經過光源前時,其重力就像放大鏡。記錄的行為與常見的恆星變化不同。太陽耀斑和小行星經過在望遠鏡中產生完全不同的視覺特徵。

斯威本大學的數據分析

位於墨爾本的斯威本大學的研究人員對光度記錄進行了評估。該團隊使用了一項專門針對大麥哲倫星雲的高頻率調查的數據。光變曲線的獨特形狀證實了一個緊湊且孤立的物體的通過。儀器的精度使得排除測量誤差或大氣乾擾成為可能。菲比的鑑定引發了有關宇宙中低質量天體組成的新問題。

事件的確切持續時間為後續的物理計算提供了基礎。增強的發光持續約 60 分鐘。引力微透鏡的力學在傳播時間和攔截物體的質量之間建立了直接關係。較輕的物體更快穿過視線。觀測時間的縮短表明,按照傳統天文學標準,質量極小。

數學結果顯示菲比的質量大約是月亮質量的三倍。與太陽系中的行星相比,這個數值只佔很小的一部分。計算出的質量遠低於恆星黑洞形成的理論極限。這些緻密天體需要至少五倍於太陽的質量才能透過死亡恆星的引力塌縮而形成。價值觀的差異將研究轉向較不常見的替代方案。

關於天體分類的假說

科學團隊設定了不同的場景來解釋菲比的起源和性質。這些提議考慮了軌道動力學和宇宙的形成過程。該物體的準確定義直接影響目前的天文物理模型。研究人員透過三種主要可能性對 2019 年的發現進行分類。

  • 漂流行星從原始恆星系統中噴射出來,穿越銀河系,但不會繞著主恆星運行。
  • 河外行星屬於大麥哲倫星雲本身,具有絕對空間隔離的特徵。
  • 原始黑洞是由大爆炸後最初幾分之一秒內的密度漲落形成的。

河外行星假說將代表現代天文學的觀測里程碑。透過重力微透鏡探測銀河系外的世界是一個技術高度複雜的過程。極遠的距離使得捕捉直接反射或阻擋的光變得困難。引力透鏡方法透過使用重力作為自然放大工具來解決這一限制。要證實這個理論,需要對同一空間區域中的類似事件進行補充觀測。

太初黑洞的可能性將早期宇宙學的元素引入研究中。這些理論上的物體不依賴恆星的生命週期而存在於太空中。宇宙最初膨脹後不久,就會在極端密度和溫度的環境中形成。幾十年來,科學界一直在爭論微觀黑洞的存在。菲比計算出來的品質與這些原始實體的數學模型完全一致。

統計機率和暗物質暈

天文學家應用統計模型來評估菲比最可能的位置。該分析考慮了不同已知星系結構之間的質量分佈。該研究將銀河系中的恆星數量與大麥哲倫星雲中的天體進行了比較。星際空間也進入了研究者的數學方程式。結果指向宇宙中一個特定的、不可見的區域。

暗物質暈成為容納被偵測物體最有利的環境。計算顯示 Phoebe 屬於該結構的機率高出 100,000 倍。差異幅度顯示該天體整合暗物質的可能性比常規恆星物質高出五個數量級。光暈就像一個巨大的引力包層,包圍並滲透到可觀測的星系中。

與暗物質的連結排除了菲比是一顆普通流氓行星的可能性。彈出的行星通常保持在靠近銀河繫起源平面的位置。光環中的存在顯示原行星盤中行星形成過程的獨立起源。暗物質構成了宇宙中大部分的質量。該區域中緻密天體的探測為繪製光學望遠鏡不可見的結構提供了具體數據。

對早期宇宙研究的意義

暗物質暈中原始黑洞假說的驗證將重置菲比的年齡。該物體將是人類儀器檢測到的最古老的實體之一。該形成將先於第一批恆星的出現。這個過程甚至在第一個氫和氦原子形成之前就已經發生了。新生宇宙的混亂環境為物質的這種極端壓縮提供了確切的條件。

菲比的軌跡將跨越 130 億年。該物體在絕對的寂靜中穿過空間。 2019 年的光互動代表了一個非凡的事件。重力是唯一的揭示力量。由於缺乏自身輻射,這些物體對於傳統的空間掃描方法來說是看不見的。

天文台正在進行的大麥哲倫星雲調查仍在進行中。斯威本大學繼續分析光度數據以尋找新的引力微透鏡事件。識別類似的光異常將加強研究的統計基礎。天文學界利用這些罕見的現象來校準質量分佈模型。高節奏監控技術可讓您記錄僅持續幾分鐘的亮度變化。

菲比的編目為尋找低品質天體建立了新的基準。檢測演算法經過調整,可以更準確地辨識短時光變曲線。將儀器雜訊與真實的引力透鏡事件分離需要先進的計算處理。收集的數據繼續受到不同研究團隊的審查。對質量和軌道機率計算的獨立審查確保了所提供測量的科學嚴謹性。