暗物质的引力透镜测绘

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1、暗物质的引力透镜测绘何常现已取得初步成功?二、引力的透镜作用一、字宙质皿和引力两千多年前,庄子就提出?“天其运乎 地其处乎 日月其争于所乎 孰主张是 孰维纲是 孰居无事而推行是 换句 话说,到底是什么主宰着宇宙的演变 现代物理学的回答是?那是质量引发的长程力引力?对巨大引力束缚系统!如星系和星团内部运动的研 究证明?这些系统的质量中占绝对 优势的是这样的物质形态?它不以从射 电波到#射线 中的任何波长发光?这种物质形态叫做“暗物质”?当前宇宙学的中心问题之一就是暗物质所扮演的角色?到了最近,已有充分证据说 明,暗物质的总质量超过明亮物质 !恒星、气体和尘埃的质量至少 %倍?星系团内的暗物质相加

2、足 够使其总量达到临界 密度几的 ,% %个暗淡星系?用现代电偶装置!一微米范围内的超深度%。,% %个这样 的淡蓝背景星系?这是我们用来研究前景暗物质的天幕?物体,用维里定理从 观察速度可推出可见物和不 可见物的总质量?这个 定理说明系统 的束缚 能等于它 的内 动 能,由此可得?,等于6材!?7,刁,是在距中心1范围内可观察成分的速度偏离量?对于一引力束 缚 质量 的平衡等温分布,引力弯曲角月正好是5,仲,个较为明显的类星体破 裂象?在这些宇宙屋景中有一些看起来已经清晰地起着引力透镜作用,那是由暗物质所支配的孤立的前景星系的作为?这些被映摄的类星体象非 常稀少,这与类星体和前景星系的已知丰

3、度是一致的?前景透镜星系的有效质量)和半径可以从类星体象的畸变中推导出来,发现)的数量级为。)。,)7左约为# %,“)。7 8?这与有 关浓密星系的典型的维里定理躺果相符?另外,还计算出暗物质大约占)的,。肠?由于 能映摄 的类星体象太少,所以无法得到很多有关透镜中质量分布的知识?这些背景类星体的典型红移量大体是 !二 叼又?在这样的红移量下,倒能够看到比类星体多得多的其它星系?因此,要想尽可能多地摸清前景中有 关暗物 质的情况,就必须利用丰度极大的背景星系而不是利用偶尔可得的类星体?四、近期用星 系团作弓 3 力透镜近几年来,贝尔实验室的物理学家 泰森与一大批天文学家合作在早期引力透镜知识

4、 的基础上研究创立了用 引力透镜探测暗物质的独 立的新方 法?刚跨进研究门槛时,他们发现若是用个别星系作透镜,则每逢源和镜的间隔大于几个弧秒时,象的畸变就极小?,“年,有报告说在照相底片上捕捉到9 3 3 % 星团中靠近一明亮星系的一条独特蓝弧?到了+; 年,就得到更多有关蓝弧的报告?一 条大 的圆弧意味着一遥远星系的天空位置非常接近于被前景透镜所无限放大了的一 个点 这在光学上叫散焦投射这是一个有益的发现如果镜的中心和源的位置间的夹角沪大 于 人,卷期!总,期那就得不到多重象?但是不管宽度多大,可分辨的源不仅畸变而且会位移?淡蓝背景星系尽管距离极远,由于它巨大而精致,前景星系会把它 延伸成为

5、同心弧?与稠密星系团相联系的巨大质量影响着在它后面的广大天空区域的背景星系象?这些质量使暗淡背景星系的畸变显现在几 个弧分之内?红移量从%?&到%?,视线速度偏离量超过 7 。的前景星系团,它的质量密度很高,足以使背景星系作重大的畸 变!背景星系的距离至少是前景星系的两倍 ?对 稠密星团中畸变的背景象进行探查的办法是应用非常灵敏的小时深层%个到 %。个背景星系?这样的背景数对于拍摄天空中任何处 所的前景星团中的暗物质都是恰如其分的?高红移量的背景星系出现在致密前景星系团的中心平方弧分内都可以被拍摄下来,且图象鲜明?比较 典型的情况是被畸变成 %弧秒长的暗淡圆弧?这不像用单个星系作透镜时要发现焦

6、散 排列是那样不可多得?每一背景星系在广阔的前景星团周围沿着中心在透 镜上的一个圆铺设开来?检测器揭示,暗淡背景星系的密度普遍 很高,这就给了我们足够的统计数据来绘制一幅前 景透镜系统中暗物质的近似分布图?侧绘暗物 质还必须两种技术?一是计算机模拟?这是指通过描绘各种不同的前 景星团的半径去模拟背景星系的引力畸变?然后把实际观察的结果去同各种星团的亮物质与暗物质的模拟分布比较对照,这样就可以使难以捉摸的暗物质参量空间的描述精密化?为了模拟,就要对背景星系区域进行综合,使之同深层探测中看到的形状和强度的统计公布相同?然后赋予支配 模拟透镜星团的暗物质的不同速度偏离量以不同的半流动核质量 分布?在

7、用摸拟星团计算出背景引力畸变之后,再计入大气斑 损、泊松干扰,将结果输入接收器,以便 % 巨大的变革?一、超导体在杀伤手段聚能化方面的应用我们知道,热兵器的杀伤能量主要来自炸药的化学能,核武器的杀伤能量则主要 是来自原子核能?热从目前的研究 情况来看,超导技术的应用基本上兵器和核武器是利用能量的球形扩散!如空 中爆炸或可分为两类?一是用超导材料制作磁性极强的超导磁半球形扩散 !如地面爆炸,或一定方向的扩散!如 枪铁,用于磁约束核聚变研究和制造大容量储能装置、高弹,来对目标进行杀伤的?聚能武器!如激光武器、粒能加速器、超导发电机等,以解决人类未来的能源问子束武器、微波波束武器等则不同,它是把能量

8、汇聚题二是用超导材料薄片制作约瑟夫逊器件,用于制造成极细的能束,沿着精确的 方向,以接近或等于光速的高速电子计算机和 灵敏度极高的 电磁探测设备?速度发射出去,对 目标进行杀伤?因此,聚能武器也常军事家们历来就是科学技术新成果的酷爱者,科被称为定向能武器?学技术发展的最新成果 往往首先被应用于军事?美国的“星球大 战”计划已把定向能武器的 研制摆由于超导体具有优异的物理特性,所以它在军事在突出的地位?但是,目前研制定向能武器的各种 方方面具有广阔的应用前景,它必将对军事领域产生极案儿乎都遇到能源的难题,即如何在瞬间向定向能武为深远的影响,它将使武器装备和军队作战样式发生器提供大量的电能,这就需

9、要改革现有的储能设备和如果宇宙的平均质量 密度非常接近于,暗物质它去帮助播种星 系和星 系团的构造 一定充斥宇宙,在没有恒星构造的地方很可 能找到它?在执行这种播种任务上有些暗物质候选者比另一研究者们相信,联系着星系和星团内部区域的暗物质些有效得多?因为有些模型中的 暗物质粒子的 热运动数量总共 占的 %一& %?所以迫切需要 研究星团是相对论性的,因而不能产生万秒差距 ! 3 秒差距约外部境界和似乎是空洞的区域,那里大概躲藏着其余光年 尺度的具有星系特征的结构?另一些暗物质暗物质?事实证明引力透镜是检测和描绘暗物质积聚物的 有效方法?把透镜映象技术应用到更 大的尺度将最终带到与它们的星系或星系团无关的暗物质团块上 去?比如,宇宙学家的“冷暗物质”模型预 示了前景暗物质团块的存在,这种暗物质很大,足以使背景星系产生透镜畸变,所 占的天空区域大到3“?早期参照底片的研究已经建立了大尺度切畸变的上限?这种切畸 变是千兆秒差距甚至宇宙整体的旋转所 引起的?对几度宽的暗淡背景星系进行超深层像的研究,可能 会发现各种理论描述所期望的庞大的无恒星暗物质团块?期