引力透镜能揭示暗物质的本质吗？(3)

学分：A.E.埃夫拉德，自然，1998
在我们进行这项雄心勃勃的努力时，我们需要关注两种类型的引力透镜。
强引力透镜：这是产生环、弧和同一背景物体的多个图像的效果。当（前景）镜头的形状与背景物体完全或几乎完美对齐时，来自该背景物体的光线将被前景质量拉伸、弯曲、扭曲和放大。这创造了所有背景物体中视觉上最壮观和放大倍率最高的图像，但只有在存在相对罕见的对齐时才会发生。
弱引力透镜：这种效应要微妙得多，但也更常见。前景质量的存在扭曲了背景星系的形状、位置和表观方向，沿着围绕质量的圆的“圆周”拉伸，但沿着这些圆的“径向”方向压缩。弱引力透镜需要大量的物体来量化，是一种统计效应，但在揭示暗物质方面却非常强大。
迄今为止，这两种效应已经在各种各样的系统中进行了研究，并且确实揭示了星系晕和星系团中可疑的“暗物质亚结构”。

这张哈勃大质量星系团MACSJ 1206的图像显示了前景星系团的引力光弯曲引起的电弧和拖尾特征。以蓝色表示的暗物质的小规模浓度已经根据透镜数据进行了重建。将这些透镜信息与星团内光信息相结合，这是暗物质的另一个独立示踪剂，可以前所未有地揭示它的存在和分布。通过这样的分析，我们发现所有的暗物质晕都由一组丰富的暗物质子结构组成。
图片来源：NASA、ESA、G. Caminha（格罗宁根大学）、M. Meneghetti（博洛尼亚天体物理和空间科学天文台）、P. Natarajan（耶鲁大学）、CLASH团队和M. Kornmesser（ESA/哈勃）
但所有这些都属于一个非常具体的假设：暗物质表现为粒子。对于宇宙中所有已知的粒子来说，这都是正确和合理的，但对于暗物质来说可能并非如此。
你可能还记得量子力学中的这个概念：波/粒子二象性。它指出，每当两个量子彼此之间发生足够能量的相互作用时，它们的行为就像粒子一样，以明确定义的位置和动量相互散射，直到它们拥有的固有量子不确定性的极限。但是当单个量子不相互作用时，它们的行为就像波一样：在空间上扩散。