宇宙出bug了？117亿光年外，发现五个一模一样的星系

根据一项近日发表在《天体物理学杂志》上的新研究，科学家利用位于阿尔卑斯山的“北部扩展毫米波射电望远镜阵列”（NOEMA），以及位于阿塔卡马沙漠的“阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列”（ALMA），在大约117亿光年外，发现了五个看上去一模一样的星系（如下图所示）。

这种奇异的现象应该如何解释呢？由于这五个星系在整体上排列成一个十字形，所以科学家首先想到的就是，这应该是“爱因斯坦十字”。

简单来讲，“爱因斯坦十字”的形成与引力透镜效应密切相关，根据广义相对论，引力的本质其实就是时空的弯曲，所以如果在观测者与观测目标之间有一个质量足够大的前景天体，那么在观测目标发出的光经过这个前景天体附近空间时，就会发生明显的弯曲，如此一来，观测者就可能看到多个观测目标的虚像。

这种现象就是引力透镜效应，而在特定的情况下，引力透镜就可以形成呈对称十字排列的虚像，这就被称为“爱因斯坦十字”。

然而科学家很快发现，事情并不是想象中的那么简单，要知道“爱因斯坦十字”的中心区域，应该是产生引力透镜效应的前景天体，它会挡住目标天体，所以其中心区域，要么就是前景天体的光芒，要么就直接被遮挡了。

（↑已知的“爱因斯坦十字”之一，位于飞马座方向，距我们大约80亿光年，可以看到在它的中心区域其实是前景天体的光芒）

也就是说，如果此次发现的真的是“爱因斯坦十字”，那它的中心区域就不应该出现那个虚像，但实际观测却显示，它的中心区域清清楚楚地出现了一个虚像。

尽管如此，科学家仍然认为这五个看上去一模一样的星系，应该是一个被称为“HerS-3”的星系因为引力透镜所形成的，根据测算，这个星系距离地球大约117亿光年，于是他们就开始致力于寻找产生引力透镜的前景天体。

而在经过一系列的观测之后，他们发现，在“HerS-3”和地球之间，距离我们大约78亿光年的区域，确实存在4个星系（下图中的G1至G4）。

所以科学家就推测，这4个星系应该充当了前景天体，它们引力场的共同作用所产生的引力透镜，让“HerS-3”发出的光形成了5个虚像，其中就包括了中心区域的那个虚像，而在我们看来，这个虚像正好位于这4个星系的间隙之中，所以我们就可以看到它（如下图所示）。

有了这个推测，当然就要进行验证了，于是科学家利用对这4个星系的观测数据建立起引力透镜模型，然后尝试通过调整不同的参数来重现实际观测到的情况。

模拟结果是令人意外的，无论他们如何调整参数，这4个星系都不能重现实际观测到的情况，模拟出的结果要么是中间那个虚像位置不对，要么就是其他4个虚像的位置不对，而假如在特定位置（下图中标为DM的位置）上额外加上一个足够大的质量团，那所有虚像的位置就都可以调整到与实际观测到的情况一模一样。

但问题是，根据科学家的计算，这个额外加入的质量团的范围可达十万光年以上，质量则相当于太阳的几万亿倍，然而观测数据却表明，在那个特定位置上，什么都没有。

为什么会这样呢？难道是宇宙出bug了吗？实际上，近些年来确实有科学家提出了“虚拟宇宙论”，该理论认为，宇宙有可能是一个虚拟程序，在此前提成立的情况下，宇宙中很多令人费解的现象就可以得到合理的解释。

所以根据该理论可以推测出，如果宇宙真是虚拟的，出点bug也是可以理解（毕竟宇宙那么大嘛），或许是因为某种原因，这个虚拟程序错误地生成了五个一模一样的星系。

当然了，“虚拟宇宙论”只是一种未经证实的假说，虽然该理论也有一些的支持者，但这并没有得到科学家的普遍认同。那么，从自然形成的角度来说，这又应该如何解释呢？对此，科学家给出的推测是，这应该与暗物质密切相关。

关于暗物质，相信大家或多或少都听说过，简单来讲就是，暗物质不会发光，也不会吸收和反射光，但它们却有质量，并可以产生与其质量相匹配的引力。

所以科学家就推测，这个“额外的质量团”应该是由大量暗物质构成的“暗物质晕”，虽然我们无法直接观测到它的存在，但它与前面提到的那4个充当前景天体的星系的引力场的共同作用所产生的引力透镜，却让我们看到了这个奇异的“爱因斯坦十字”。

就目前的情况来看，这也只能算是一种合理的推测，实际情况是否真是如此还有待进一步的探索，毕竟我们连暗物质是否真的存在都不是很确定……

参考资料：HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo，The Astrophysical Journal, Volume 991, Number 1，DOI 10.3847/1538-4357/adf204