发现迄今为止最轻的暗天体！

利用全球望远镜网络，天文学家探测到了迄今为止宇宙中所发现的质量最低的暗天体。如果能够找到更多此类天体并揭示其本质，那么一部分关于暗物质性质的理论假说可能将被排除。相关研究结果已于近期以两篇论文的形式发表于《自然·天文学》和《皇家天文学会月刊》上。

宇宙中的低质量天体

ΛCDM模型，是宇宙学的主流模型。在这个模型中，宇宙的组成成分有三种：普通物质仅占宇宙的5%，包括恒星、行星、气体、尘埃等我们能观测到的物质；约25%是由本质未知的暗物质构成；还有高达约70%则是由同样神秘的暗能量构成。

ΛCDM模型非常成功地解释了大尺度宇宙结构和膨胀历史。但在比星系更小的尺度上，支持ΛCDM模型的观测证据目前还不确定。原因在于：普通物质、辐射和暗物质之间存在非常复杂、非线性的相互作用，使模型预测和实际观测难以完全匹配。

要在低质量天体（不超过约10⁸倍太阳质量）范围内检验ΛCDM，有一个核心难题：这些天体通常又远又暗，很难准确测量它们的亮度、大小和总质量。

对于会发光的低质量天体，例如超致密矮星系和球状星团，天文学家目前只能在近域宇宙中直接看到它们。相比之下，利用星系团的强引力透镜的放大效应，已经帮助科学家能在极早期宇宙探测到一些更遥远的天体，例如矮星系、星团，甚至是单颗恒星。

引力透镜效应：遥远星系发出的光在经过地球与星系之间的大质量星系团时，由于星系团的强大引力会扭曲时空，所以光的路径也会发生弯曲。（图/L. Hustak, STScI）

不过，这类观测仅对这些天体发出的光敏感，无法直接测量它们所包含的总质量，特别是暗物质部分，只能通过间接方式推算。

除此之外，还有一些低质量天体本身是不发光的，例如暗物质晕或孤立的中等质量黑洞，它们不会产生可观测的电磁信号，因此更难被发现。

但强引力透镜效应，为研究几乎不发光或完全没有电磁辐射的低质量天体，提供了一条强有力的研究途径。

来自“地球级望远镜”的突破

JVAS B1938+666是一个强引力透镜系统。前景中有一颗早型星系，它使得来自更远处的背景星系发出的光和射电信号都产生了引力透镜效应。

在新的研究中，为了寻找JVAS B1938+666系统中是否还存在其他低质量晕，研究团队使用了由全球多台望远镜组成的网络，其中包括绿岸射电望远镜（GBT）、甚长基线阵（VLBA）和欧洲甚长基线干涉网（EVN），这些设备共同构成了一个相当于“地球尺度”的超级望远镜，用以捕捉暗天体引力透镜效应产生的微弱信号。

为了处理规模极其庞大且复杂的观测数据，他们还开发了必须在超级计算机上才能运行的全新建模算法。研究团队预计，包括银河系在内的每个星系，都布满了暗物质小团块，这意味着需要大量繁重的数值计算工作。

他们采用了一种名为“引力成像”（GI）的特殊技术，这是一种基于像素化的非参数建模手段，可用于在强透镜系统中识别局部质量过密的区域。

黑色环状结构及中心点为远方星系在引力透镜作用下的红外成像，橙红色区域为同一星系的射电辐射。放大图显示了由另一颗更小的暗引力透镜引起的弧线收缩（白色斑点所示）。（图/Keck/EVN/GBT/VLBA）

结果是，在第一张高分辨率图像中，他们立刻注意到引力弧出现“收缩”的现象，而这正是提示有可能发现异常的关键迹象。而且不论如何调整模型参数，它都稳定存在，因此可信度很高。唯一能造成这种现象的，是在地球与那个遥远射电星系之间，存在一个额外的小质量摄动体。

研究结果表明，这个神秘天体的质量约为10⁶倍的太阳质量，位于距离地球约100亿光年的宇宙深处。这是迄今利用该技术发现的质量最低的天体，其质量比此前通过类似方法探测到的天体低约两个数量级。

这一天体不发出任何光或其他辐射，但关于其真实属性仍不得而知：它可能是一个暗物质团，也可能是一个极为紧致、处于静止状态的矮星系。

暗物质理论或面临筛选

研究团队正进一步分析数据，以便更好地理解这个神秘的暗物体究竟属于何种性质；同时，他们也正在观测天空的其他区域，尝试用同样的方法寻找更多类似的低质量暗天体。

发现这类低质量天体对于理解暗物质的本质至关重要。暗物质除了引力效应外几乎无法被直接感知，但科学界认为，它决定了星系、恒星及其他可见天体在宇宙中的分布格局。天文学家关心的核心问题之一是：暗物质是否能够在没有恒星存在的情况下，以小团块形式独立存在？这一问题的答案可能验证或推翻部分暗物质理论。

#参考来源：

https://www.nature.com/articles/s41550-025-02651-2

https://doi.org/10.1093/mnrasl/slaf039

https://www.ucdavis.edu/news/astronomers-find-mystery-dark-object-distant-universe

https://www.mpg.de/25518363/1007-asph-astronomers-image-a-mysterious-dark-object-in-the-distant-universe-155031-x?c=2249

#图片来源：

封面图&首图：Keck/EVN/GBT/VLBA