美国加州理工学院发布暗物质图谱

北京时间1月28日,国际权威期刊《自然-天文学》上线了一项重大科研成果,把宇宙质量的超高精度高清图谱发布了出来。这张图是由美国加州理工学院喷气推进实验室主导,还有戴安娜·斯科尼亚米利奥这位论文第一作者参与的国际团队搞出来的。他们利用了詹姆斯·韦布太空望远镜的超强红外探测能力,通过分析大约25万个星系产生的引力透镜效应,给我们展示了一张跨越百亿年宇宙演化史的超详细分布图。这个图的清晰度比以前提高了两倍还多,这回真的能看清楚暗物质在大尺度上是怎么动起来的了。要知道,暗物质虽然不发光也不和光发生反应,大约占到了宇宙总质量的85%,但它却是构成宇宙主体的那个看不见的家伙。过去的观测手段很难摸到它的皮毛,这次研究团队通过看光线穿过宇宙物质网络时微微扭曲的现象,反推出了暗物质在三维空间里的样子。新地图里不光有几十上百个超大质量的星系团,还第一次把连接这些星系团的暗物质纤维状结构给露了出来。这种贯穿宇宙的脉络就像是星系形成的骨架,和冷暗物质模型说的高度吻合。 更有意思的是,这次观测的时间窗口往前推到了恒星形成最多的那个时期,也就是大约80亿到110亿年前。戴安娜·斯科尼亚米利奥打了个比方,说这就像给宇宙做了个断层扫描,能一层层揭开不同时代的物质聚集规律。数据显示,暗物质纤维结构的密度高低直接影响了星星诞生的速度。在纤维交汇的地方比空旷区域高出40%的概率会有星星冒出来。詹姆斯·韦布望远镜的本事比哈勃大很多,能捕捉到更遥远、更暗淡的信号。研究人员还开发了一种新算法,头一回实现了对低质量星系群引力的定量分析。这些暗淡的天体大约占了总数的60%,以前因为信号太微弱根本没被系统观测过。 结果证实了一件事:暗物质纤维不光是亮星系团的家,还是好多矮星系诞生的地方。中国科学院国家天文台的徐聪看完论文后说,团队用多波段数据融合的办法把测量误差控制在了7%以内。这给验证修改引力理论这种前沿假说提供了目前为止最准的观测限制。图里发现了三个跨度超过3亿光年的暗物质稀少区,这可能成为研究宇宙空洞怎么变的重要窗口。这次发布的图谱标志着暗物质研究从以前盯着不动的分布转到了追踪动态变化的新阶段。随着韦布望远镜数据越来越多,科学家有望搞出一个四维宇宙演化模型,把暗物质和可见物质的互动机制说得更明白。 这项成果不光让我们更懂宇宙是怎么形成的结构了,也给下一代望远镜的计划提供了关键的技术参考。正如通讯作者说的那样:“我们正在画宇宙的年轮。”