标题:【揭示宇宙之谜】科学家绘制出暗物质分布图,揭示宇宙秘密
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近日,科学家利用智利阿塔卡马宇宙望远镜的数据,成功绘制了一幅描绘暗物质在天空四分之一分布的地图。
这张地图揭示了宇宙中各个区域的质量分布,带我们回溯到宇宙最早期的景象,它使用了宇宙微波背景作为暗物质肖像的背景。该研究成果将在日本京都举行的未来科学与CMB x LSS会议上公布。
剑桥大学宇宙学家布莱克·舍温表示:“我们已经绘制了天空中最遥远的、看不见的暗物质的地图,并清楚地看到了这个数亿光年宽的看不见的世界的特征。它看起来就像我们的理论预测的那样。”
暗物质,这一包罗万象的概念,指的是宇宙中占据27%的物质,虽然无法直接观测到,但它的引力效应让我们知道它的存在。人们通过基于地球的实验和对宇宙的全面观测这两种主要方法来探测暗物质,其中包括轴子和弱相互作用大质量粒子(WIMPs)等候选者。
然而,观测暗物质的唯一方法是间接的,即在大尺度上观测它的引力效应。阿塔卡马宇宙学望远镜更精确地确定了2021年的宇宙,其地图建立在今年早些时候发布的宇宙物质地图的基础上,该地图是使用暗能量巡天和南极望远镜的数据制作的。这张地图支持了之前对普通物质与暗物质比例的估计,并发现物质的分布不像之前想象的那么呈块状。
这幅新地图关注的是爱因斯坦广义相对论的一个挥之不去的问题:宇宙中质量最大的物体,比如超大质量黑洞,是如何弯曲来自更遥远源头的光的。研究人员有效地利用背景作为背光,照亮宇宙中密度更大的区域。
阿塔卡马宇宙学望远镜主任、普林斯顿物理学家苏珊娜·斯塔格斯说:“这有点像剪影,但剪影中不只是黑色,而是有纹理和暗物质块,就好像光穿过一块有很多结和疙瘩的织物窗帘。”
夏威夷大学的天文学家埃里克·巴克斯特表示,他的团队的地图对低红移(意味着在最近的宇宙中接近)很敏感。另一方面,新的地图只关注宇宙微波背景的透镜,这意味着更高的红移和更广泛的范围。
巴克斯特说:“换句话说,我们的测量和新的ACT测量正在探测物质分布的不同(和互补)方面。因此,新的结果并没有与我们之前的结果相矛盾,而是可能提供了一个重要的新拼图,关于我们的标准宇宙学模型可能存在的差异。”
新的仪器将有助于梳理出宇宙的物质分布。阿塔卡马西蒙斯天文台即将推出的望远镜将于2024年开始运行,绘制天空地图的速度将比阿塔卡马宇宙学望远镜快近10倍。同时,有史以来最大的数码相机将安装在同样位于阿塔卡马的维拉·鲁宾天文台,这对地球上的天文台来说无疑是一个激动人心的时刻。