神秘的暗物質(zhì)以前所未有的方式在太空中繪制

圍繞巨大質(zhì)量的時(shí)空曲率已經(jīng)產(chǎn)生了對(duì)宇宙分布的最詳細(xì)的測(cè)量暗物質(zhì)還。

在引力透鏡的幫助下，由日本近代大學(xué)的宇宙學(xué)家Kaiki Taro Inoue領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)以我們見過的最小尺度繪制了神秘的物質(zhì)形式，分辨率僅為30,000光年。

這可能看起來很大，但當(dāng)你考慮到銀河系是關(guān)于100,000光年，更令人印象深刻。研究人員已經(jīng)能夠繪制出我們甚至看不到的東西，其規(guī)模不到銀河系大小的三分之一，跨越超過75億光年。這太神奇了。

該分析依賴于宇宙物體的偶然對(duì)齊被稱為引力透鏡。時(shí)空圍繞著巨大的身體彎曲，讓人想起當(dāng)你坐在蹦床上時(shí)，蹦床在你身體下面凹陷的樣子。如果你在蹦床墊上滾動(dòng)彈珠，它們不會(huì)沿著直線行進(jìn)，而是沿著圓形表面彎曲。

當(dāng)光遇到圍繞大質(zhì)量物體（例如星系或星系團(tuán)）的彎曲時(shí)空時(shí)，也會(huì)發(fā)生類似的事情。因此，如果你在這些物體之一后面有一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系，那么來自更遙遠(yuǎn)星系的光線在穿過彎曲的時(shí)空時(shí)會(huì)變得扭曲和放大。

這很好的原因之一是，科學(xué)家可以比沒有鏡頭更詳細(xì)地研究這些遙遠(yuǎn)的星系。但是光線扭曲和涂抹的方式也可以揭示前景鏡頭中的重力分布。

事實(shí)證明，這是查找的絕佳方法暗物質(zhì)藏身之處.我們不知道暗物質(zhì)是什么;它不發(fā)光，所以我們無法直接檢測(cè)到它。我們所知道的是，宇宙中有一些看不見的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生多余的引力。我們可以探測(cè)到重力的影響，從而追蹤質(zhì)量潛伏的位置。

這仍然不會(huì)告訴我們暗物質(zhì)是什么，但弄清楚它在哪里可以幫助我們掌握它是如何工作的。在引力透鏡的情況下，一旦你從背景物體的扭曲光解碼的質(zhì)量分布中減去所有正常物質(zhì)（即星系），你剩下的就是暗物質(zhì)。

這就是井上和他的同事們對(duì)一個(gè)名為MG J0414 + 0534的引力透鏡星系所做的，這個(gè)星系距離如此之遠(yuǎn)，它的光花了大約113億年的時(shí)間才能到達(dá)我們。坐得更近一點(diǎn)，前景鏡頭星系已經(jīng)扭曲并將光線分成四個(gè)圖像。

這些分割圖像的位置并不完全由前景星系中可見部分的透鏡效應(yīng)來解釋。因此，使用強(qiáng)大的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列和一種新的分析技術(shù)，研究人員從MG J0414 + 0534中減去透鏡星系可見部分對(duì)扭曲光的影響，以獲得更精細(xì)的透鏡暗物質(zhì)圖。

這張得到的地圖支持了這樣的理論，即星系內(nèi)以及星系之間的空間中有許多暗物質(zhì)團(tuán)塊，正如冷暗物質(zhì)理論所預(yù)測(cè)的那樣。它首次證實(shí)，這一理論在這個(gè)小于星系的規(guī)模上保持一致。

研究人員說，這提供了一種強(qiáng)大的新工具，可以幫助人們理解暗物質(zhì)。無法解析其在小于星系尺度上的分布阻礙了限制其特性的努力。能夠做到這一點(diǎn)將有助于科學(xué)家縮小神秘，無處不在的質(zhì)量身份的選擇范圍。

該研究已發(fā)表在天體物理學(xué)雜志.

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