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天文学家测量了120亿年前暗物质的信号

更新时间:2022-08-05 19:33:50点击:来源:Cosmicxx.com

尽管暗物质的粒子在不断地暗示着我们,但天文学家们仍在继续寻找它的证据。在最近的一项研究中,天文学家们从可见空间的边缘看到了它的影响,当时宇宙只有15亿岁。

天文学家测量了120亿年前暗物质的信号(图1)

上图:暗物质如何透镜远光的可视化概念图。

暗物质既不发出自己的光,也不像乌云那样吸收光。但它确实会在引力上影响光。因此,暗物质团会创造出一个引力透镜,使光线偏转和聚焦。长期以来,天文学家一直使用这种效应来绘制星系团内的暗物质图。你甚至可以在最近的韦伯天文望远镜深场图像中看到这种透镜效应。来自较远星系的光被较近星系的质量扭曲,天文学家可以绘制这些图,以计算较近星系中暗物质的分布。

但在这项最新研究中,星系是如此遥远,以至于实际上已经没有更遥远的星系了。当然,也没有一个足够亮,让我们可以看到它们的透镜光。因此,该团队改为使用来自宇宙微波背景 (CMB)的光。为了绘制暗物质图,该团队使用了来自斯巴鲁超高端相机巡天(HSC)的数据,并确定了大约 150 万个微弱和遥远的星系。然后,他们使用来自 Plank 卫星的数据,来查看 CMB 光是如何偏转的。由此,他们绘制出了一张早期宇宙中的暗物质地图。

天文学家测量了120亿年前暗物质的信号(图2)

上图:不同卫星看到的宇宙微波背景。

这是迄今为止对暗物质进行的最遥远的测量,它可能为我们目前的宇宙模型打开了一条裂缝。在被称为 LCDM 模型的标准宇宙学模型中,暗能量驱动宇宙膨胀,努力将星系推开,而物质和暗物质的引力使星系聚集在一起。根据 LCDM,我们观察到宇宙背景波动的尺度决定了星系聚集在一起的尺度,这告诉我们在早期宇宙中星系应该聚集到什么程度。在这项最新工作中,早期星系聚集的数量略低于 LCDM 模型的预测。

该团队测量的不确定性意味着他们的结果不是决定性的。有可能他们只是低估了聚集的规模。但如果这是正确的,那就意味着120亿年前的宇宙法则与现在略有不同。结合对宇宙膨胀速率的张力的观察,他们可能会发现一些东西。

当然,会有很多可能性。但这项工作最大的成功在于我们现在有了实际的数据。这是重大的第一步,随着我们从詹姆斯·韦伯太空望远镜和维拉·鲁宾天文台等望远镜获得更多数据,我们应该能够解决这个谜,并最终了解宇宙法则是否真的在黑暗和遥远的过去有所不同。


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