我们可能刚刚发现了宇宙弦的证据:宇宙中的“折痕”

几十亿光年外的一对奇怪的星系可能是宇宙结构中假设的“折痕”的证据,称为宇宙弦。

根据对这对星系性质的分析,这两个星系可能不是不同的物体,而是由光的技巧引起的重复图像。光被复制的原因可能是因为我们和银河系之间的空间有一道疤痕,形成了引力透镜。

由印度天体物理研究所的玛格丽塔·萨福诺娃(Margarita Safonova)领导的一篇描述这种宇宙弦候选者的论文已被接受列日皇家科学学会公报,并在预印本服务器上可用arXiv..

宇宙弦就像宇宙领域中微小的一维皱纹或裂缝,被认为是在现实拉伸然后冻结到位时在时间的黎明时创造的。

这两个模糊的斑点可能是宇宙弦的证据。(萨福诺娃等人,arXiv,2023)

这些理论上的拓扑缺陷估计不超过质子,可能延伸整个宇宙的宽度,并且被认为非常密集和巨大。理论表明它们很可能是真实的,但我们还没有看到太多的物理证据。

宇宙弦不容易在观测上证明。那是因为它们对宇宙的影响看起来很像有其他解释.但是,与其他解释相比,可能存在微小的差异,这些差异更多地指向宇宙弦。

Safonova和她的同事在一个名为CSc-1,在宇宙微波背景,宇宙诞生时遗留下来的辐射。然而,他们将论文集中在最强的宇宙弦特征上,即一个名为SDSSJ110429.61 + 233150.3的星系对,简称SDSSJ110429。

SDSSJ110429可能只是一对普通的星系。当我们看到星系非常接近并且看起来相似时,另一种解释是它们是重复的图像,由引力透镜.

引力透镜示意图。(美国宇航局、欧空局和卡尔萨达)

这是时空围绕前景质量弯曲的时候,就像蹦床上的重量引起的曲率一样。从更远的物体穿过该时空的光沿着弯曲的路径传播,导致可观察到的失真、放大和重复.

通常,我们可以看到产生透镜效应的前景质量,例如星系或星系团.背景物体的光线通常会失真,重复图像之间存在时间延迟。缺乏这些特性可能意味着我们正在观察两个星系,而不是一个透镜星系。或者它可以建议宇宙弦的存在.

SDSSJ110429面前似乎没有明显的前景质量。光线也不会扭曲。但来自印度和俄罗斯的Safonova和她的同事对来自两个星系的光进行了详细的分析。两者具有几乎相同的光谱;也就是说,来自每个星系的光整齐地与另一个星系配对。

它们的大小、距离和形状也或多或少相同,就像你在引力透镜复制中看到的那样。CSc-1场内的其他星系对也显示出类似的特性。

该团队的宇宙弦透镜模型(左)与真实观测结果(右)的比较。(萨福诺娃等人,arXiv,2023)

大多数宇宙弦模型都是基于直弦的。Safonova和她的团队计算出,观察到的CSc-1星系配对可以通过改变方向和可能的弯曲来复制。

“我们对CSc-1中观测数据的建模表明,大量的对可以用弦的复杂几何形状来解释,”研究人员写道.

“考虑在图像平面中弯曲的宇宙弦模型可以改善对GL事件候选者的搜索。特别是,对SDSSJ110429-A,B星系对的建模表明,如果弦强烈倾斜于视线并且可能在图像平面上弯曲,则可以解释该对组件之间的观测角度。

这不是一把冒烟的枪。探测宇宙弦将需要非同寻常的证据.但它确实为寻找这些难以捉摸的对象开辟了一条新的途径。

该研究已被接受列日皇家科学学会公报,并且可在arXiv..

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