科技日报记者 夏凡 通讯员 邵一鸣
记者22日获悉，韩国高等研究院博士后研究员杨星宇、北京师范大学博士后研究员陈坦与宁波大学校长蔡荣根等，首次发现了一类会“呼吸”的引力透镜效应——振荡玻色星会像心脏一样周期性地膨胀和收缩，使远方恒星的像出现与透镜“呼吸”节奏完全同步的亮度暴涨和位置摆动，形成一种全新的周期性引力透镜信号。该研究为时域天文学探测暗物质致密天体开辟了全新窗口，有望引领暗物质寻踪进入新阶段。相关成果发表在国际期刊《物理评论快报》上。
宇宙中约85%的物质是暗物质，其不发光、不吸收光，却通过引力牢牢“拉住”了星系和星系团。然而，历经数十年的努力，科学家至今仍未直接“抓到”暗物质的真身。在众多候选者中，有一类被称为超轻玻色子的粒子，它的质量极其微小，在自身引力下可慢慢聚拢，凝聚成一种奇特的天体——玻色星。如果构成玻色星的玻色子是实标量，那么这类玻色星的粒子数不守恒，会不断地膨胀、收缩、再膨胀，就像一颗在宇宙中持续“呼吸”的心脏。
“引力透镜一直是天文学家寻找暗物质的重要工具，但我们第一次发现了一类会‘呼吸’的引力透镜效应。”杨星宇说。关键在于，这颗“呼吸”的玻色星自带特殊的透镜结构——振荡径向焦散线。这条焦散线随玻色星的呼吸而周期性胀缩。更重要的是，这些变化都与玻色星自身的“呼吸”节奏完全同步，构成了一组独一无二的“时间指纹”。捕捉到这种周期性信号，就基本可以判定有一颗振荡玻色星。
“这种信号是振荡玻色星独有的‘名片’，其他天体都无法模仿。”杨星宇说，一旦天文望远镜捕捉到这种信号，就为暗物质致密天体的存在提供了有力证据；即便暂时没有观测到，也能借此对暗物质中这类天体所占的比例给出严格限制。
研究团队估算，在合理参数范围内，现有天体测量和高频次测光巡天可探测的此类事例可达百万量级。该框架仅依赖最基本的物理动力学，具有很好的普适性，可自然推广到更广泛的暗物质候选者。
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