文章导读
当所有人仰望星空，试图捕捉暗物质的踪迹时，科学家们习惯了“变亮”这件事——引力透镜效应让背景天体看起来更明亮，仿佛宇宙递来的一束聚光灯。但上海交通大学李政道研究所的博士后张闳一，在国际天体物理学顶级期刊《The Astrophysical Journal Letters》上发表了一项研究，却指向了一个几乎被所有人忽略的可能性：如果暗物质与引力场存在非最小耦合，局部区域可能出现负的有效密度，微透镜事件不再制造峰值，而是制造凹谷——天体反而会变暗。
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近日，上海交通大学李政道研究所博士后张闳一在暗物质的引力微透镜研究中取得新进展。相关成果以Demagnifying Gravitational Lenses as Probes of Dark Matter Structures and Nonminimal Couplings to Gravity为题发表于《天体物理学快报》（The Astrophysical Journal Letters）。
在引力微透镜现象中，前置天体结构的引力场会像透镜一样弯曲来自背景源的光线，从而改变我们观测到的亮度。通常情况下，这种效应会让背景源看起来更亮。张闳一博士的这项研究指出，如果暗物质与引力场存在非最小耦合，可能出现局部负的有效密度，从而引发一种独特的“减放大”现象。此时，微透镜事件不再对应光变曲线中的增亮峰值，而可能表现为低于基线的流量凹谷。
NFW（中）和Burkert（右）透镜的微引力透镜光变曲线，以及对应在透镜平面上的源轨迹（左）。左图中的虚线表示具有不同最小角距离（碰撞参数）的源轨迹，从0（蓝色）到0.5（黄色），黑色圆圈表示爱因斯坦环。在中图和右图中，对于较小的碰撞参数，在时间为0附近均出现放大率凹谷，表明在NFW和Burkert密度分布下，非最小耦合引力可导致减放大效应。
这一结果为引力透镜观测提供了新的判别特征。研究表明，减放大信号既可作为探测暗物质结构的直接窗口，也有望帮助区分非最小耦合引力与其他天体物理或宇宙学模型。换言之，未来对引力透镜的分析，除了寻找“变亮”的事件，也需要关注可能被忽略的“变暗”特征。
张闳一博士为论文的独立作者。该研究得到上海市白玉兰人才计划浦江项目、中国博士后面上基金的支持，在此深表感谢。
论文链接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae5a90
作者： 李政道研究所 供稿单位： 李政道研究所
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