研究人員繪製出暗物質分布高清圖

編譯 金庄維

遙遠星系團（MACSJ 0416）的3維暗物質分布圖。該圖是根據哈勃太空望遠鏡前沿場項目的數據重建而成，顯示了光滑背景上子結構（圖中的「尖峰」，代表大量暗物質集中分布於此）的精確分布。（圖片來源：論文原文）

由耶魯大學天體物理學家 Priyamvada Natarajan 領導的一支國際研究小組繪製了迄今為止解析度最高的暗物質分布圖，為冷暗物質（cold dark matter, CDM）的存在提供了詳細證據。論文在 2017 年 2 月 28 日發表於《皇家天文學會月報》。

宇宙中的大部分物質為暗物質（~80%），它們也許能夠解釋星系的形成以及宇宙中的結構分布。冷暗物質是暗物質的理論假想形式。所謂冷，是指與光速相比，冷暗物質粒子運動緩慢；所謂暗，是指冷暗物質既不反射光，也不吸收光，無法通過電磁輻射進行觀測。它們僅僅通過引力發生相互作用。許多實驗正在嘗試尋找暗物質粒子，最有可能的候選者包括軸子（axion）和中性伴子（neutralino），但這兩種粒子現在同樣僅僅存在於相關的理論中。

Abell 2744（圖片來源：論文原文）

MACSJ 1149（圖片來源：論文原文）

這次發布的暗物質分布圖是根據哈勃太空望遠鏡前沿場項目的數據重建而成，涉及三個星系團——Abell 2744，MACSJ 0416 和 MACSJ 1149。這些星團就像放大鏡，透過它們能看到宇宙中更古老、更遙遠的地方。這就是所謂的引力透鏡。

通常認為，暗物質提供了星團的大部分質量，使得來自遙遠星系的光線發生彎曲。彎曲的光線導致我們通過透鏡看到的星系是畸形的。而 Natarajan 的研究組正是從這種變形中「反推」出暗物質的分布。

Natarajan 表示，通過充分挖掘觀測數據，研究組成功地繪製出三個星團中的暗物質分布細節，得到了最迄今為止最精確的暗物質分布圖。但是即便現在清楚地知道了宇宙中暗物質的含量及分布，暗物質粒子仍然「在逃」。

值得注意的是，研究組得到的暗物質分布圖與計算機根據冷暗物質模型模擬的結果吻合。鑒於現有的暗物質證據都是間接的，暗物質分布的理論預言和觀測結果彼此吻合便極具吸引力。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！