暗物质可能是我们宇宙中最神秘的组成部分之一，自从它在20世纪30年代首次被提出以来就一直躲避直接探测。尽管关于它存在的天体物理学证据是压倒性的——从旋转的星系、星系团中的星系运动、大规模结构的形成、碰撞的星系群、宇宙微波背景等等——我们不知道它的真正性质是什么。
研究暗物质最好的方法之一就是通过它的引力效应，特别是在极端环境下:在那里爱因斯坦的广义相对论做出了不同于牛顿引力的独特预测。强引力透镜效应是研究物质的最佳方法之一。强引力透镜效应是指在我们和遥远的光源之间插入的物质产生扭曲、放大和多幅目标图像。通过一套全新的8个强透镜四像系统
，天辰娱乐产品内的科学家们正以前所未有的方式研究暗物质的特性。
这张图片展示了引力透镜效应，以及光可以通过的多条路径。[+]到达同一个目的地。考虑到巨大的宇宙距离和巨大的质量在起作用，不同图像之间的到达时间可能相差几个小时甚至几十年，然而光本身显然在经历引力的作用，即使它本身没有质量。
在爱因斯坦的广义相对论中，与牛顿的万有引力旧理论不同，并不是质量之间的一种看不见的引力，而是物质、能量和时空之间的关系。物质和能量的存在使空间的结构弯曲，而这种弯曲的空间影响着宇宙中的一切，包括穿过这个空间的光。
当你有足够大的弯曲空间时，它就会以一系列迷人的方式影响光通过那个区域。在平面空间中，光总是在两点之间沿直线传播，而弯曲空间的存在意味着可以采用多条路径来连接两点。如果排列是绝对完美的，你甚至可以看到背景光被拉伸成一个圆形结构:一个爱因斯坦环。
当然，大多数时候，这种排列并不完美，完美的排列很少是有原因的:宇宙本身并不完美。也就是说，它有很多不完美之处，是由引力密度的增长决定的，它导致了我们今天看到的宇宙网络。
我们可能认为宇宙是由星系组成的，这些星系聚集在一起，形成细丝，在不同的连接点连接在一起，但那将是一个错误。是的，在我们的眼睛和仪器看来，我们的宇宙就是这样的，但那只是普通的物质:由质子、中子和电子组成的物质。这些技术看不到的是暗物质，它的质量是宇宙的6分之5，但只形成了由我们可以观察到的宇宙结构描绘出来的扩散的“骨架”。
如果我们仔细观察，暗物质的情况会更有趣。无论你在哪里有暗物质，它都不只是在宇宙的、超级星系的尺度上形成这么大的、扩散的、蓬松的光晕。除此之外，还有各种不同大小的微型亚晕正在形成:
丝,
在星系和星系团形成的地方，
在星系存在的位置之间，
并叠加在所有更大的结构之上，包括正常的和黑暗的。
如果我们观察一个典型的暗物质模拟星系的光晕，我们把正常的发光物质叠加在上面，
天辰测速官网我们看到的不只是一个巨大的暗物质“绒毛球”，而是一系列流经星系的较小规模的暗物质亚结构。
如预测的那样，一个密度不同、结构非常大且弥散的团块状暗物质晕…[+]通过模拟，显示了星系的发光部分的规模。注意光环的子结构，它一直延伸到非常小的尺度。
这很重要的原因是当我们观察强透镜系统时我们观察到的引力透镜不是由一个大的，平滑的质量源引起的。相反，我们将观察到的透镜信号的数量和类型是存在于特定物体视线范围内的所有物质和能量的不同形式的总和。
透镜系统最引人注目的配置之一是你可以得到一个“交叉”配置:四幅图像彼此之间大约(但不完全)偏移90度。早在第一个爱因斯坦环被发现之前，一个爱因斯坦十字就出现了，这主要是由于一个大的非球形质量的引力影响，主要是由于一个稍微偏离中心的源的强透镜效应。背景光被拉伸、放大，并产生多个图像，这是一种壮观的景象，也让我们能够提取一些壮观的科学。
当你观察一个像这样配置的系统的细节时，它不仅依赖于主质量源的透镜，而且所有这些复杂的暗物质亚结构都是由这些微型光晕产生的。通过检查这四张图片中每一张的光线是如何相互弯曲的——这是只有通过电离氧和氖信号的光谱技术才有可能实现的——我们有可能提取出关于暗物质形成的次晕类型的信息。
包括安娜·尼伦伯格教授和博士研究生丹尼尔·吉尔曼在内的研究小组利用哈勃太空望远镜的数据，对8种不同的四倍透镜系统在视线范围内的大规模结构进行了分析。通过观察亚结构的变化，他们能够获得关于暗物质本质的信息。
特别地，暗物质在原则上可以以任何数量的动能和任何质量诞生。然而，在实践中，如果暗物质是光和快速移动的，在宇宙中形成的结构类型将在最小的尺度上被抑制。
当我们找到小规模结构的证据，并开始测量这些结构的性质时，我们就可以开始对暗物质的质量和缓慢移动的程度进行有意义的限制。例如，我们知道暗物质不能由我们宇宙中已知的中微子组成:暗物质太热了。虽然我们通常谈论的是冷暗物质，但暗物质仍然有可能在某种程度上是热的，无论它的质量是多少，都具有相当大的动能。
在此之前，已经使用了两种不同的方法来对暗物质的温度/质量特性进行最佳约束，但这两种方法都需要假设。
来自银河系附近的潮汐流为我们提供了一个关于暗物质本质的探索，但是这些潮汐流依赖于正常物质和暗物质之间的相互作用的假设，这在很多方面是高度不确定的。
莱曼-阿尔法森林从遥远的类星体,光通过部分或全部吸收光的气体云,使我们知道如何成长的小型和大型结构甚至在宇宙早期,但又需要假设物质的引力增长和正常物质的入侵到暗物质晕。
这些限制是好的;如果暗物质是一种热遗迹(意味着它曾经是由早期宇宙中其他粒子的动能产生的)，那么根据这些方法，它的质量必须大于6kev或5.3 keV，假设所有的假设都是正确的。(这大约是目前中微子质量的1万倍。)
一个遥远的类星体将有一个大的撞击(在右边)来自它的…[+]氢原子。在左边，天辰平台网址多少出现了一系列被称为森林的线条。这些下降是由于中间气体云的吸收造成的，而且这些下降的强度确实限制了许多特性，例如暗物质的温度，它一定是冷的。然而，这也可以用来约束和/或测量任何介入星系晕的性质，包括其中的气体。
但是通过利用这个新方法，我们得到了与宇宙中正常物质的假设无关的约束条件。正如丹尼尔·吉尔曼在美国天文学会年会上介绍这项研究时所说，
想象一下，这八个星系中的每一个都是一个巨大的放大镜。小的暗物质团块就像放大镜上的小裂缝，改变了四个类星体图像的亮度和位置。
它不依赖于光与正常物质的相互作用，也不依赖于正常物质与暗物质的相互作用，而是依赖于光必须单独遵循的弯曲路径。仅仅从这项研究中，暗物质，如果它是一个热的遗迹，那么它的质量一定比5.2 keV更大，这意味着它要么是冷的，要么是微温的，但不会更热。
自从天文学家第一次意识到宇宙需要暗物质的存在来解释我们所看到的宇宙，我们就一直在试图理解它的本质。虽然直接探测的努力仍未取得成果，但通过天文观测的间接探测不仅揭示了暗物质的存在，而且这种利用四透镜类星体系统的新方法为我们提供了一些非常强大的、有意义的约束条件，告诉我们暗物质需要多冷。
太热或能量太大的暗物质不能在一定的尺度下形成结构，而对这些超遥远的四透镜系统的观察告诉我们，暗物质一定会在非常小的尺度上形成团块，这与我们所能想象到的任意低温是一致的。暗物质不热，甚至不可能很热。随着越来越多的这样的系统出现，我们的仪器甚至超越了哈勃的能力，天辰平台登录网址我们甚至可能会发现宇宙学家长期以来所怀疑的:暗物质不仅在今天是冷的，而且它一定是天生冷的。