借助“哈勃”太空望遠鏡和計算機模擬技術(shù),美國一個研究小組首次繪制出了兩個星系簇中宇宙暗物質(zhì)的分布.研究人員9日說,他們的分布圖支持了關(guān)于暗物質(zhì)的理論假設(shè).
暗物質(zhì)（包括暗能量）被認為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的謎題,它代表了宇宙中90％以上的物質(zhì)含量,而我們可見的世界只占宇宙物質(zhì)的10％不到.暗物質(zhì)無法直接觀測,卻能干擾星體發(fā)出的光波或引力等,其存在能被明顯感受到.科學家曾對暗物質(zhì)的特性提出了多種假設(shè),但還沒有得到足夠的驗證.
美國約翰斯·霍普金斯大學下屬的太空望遠鏡研究所,借助3年前安裝在“哈勃”太空望遠鏡上的“先進測繪照相機”,觀察到更遠處星系發(fā)出的光在兩個星系簇中的暗物質(zhì)干擾下產(chǎn)生的引力透鏡現(xiàn)象,進而通過計算機模擬,得到了暗物質(zhì)的分布圖.這兩個正在誕生中的星系簇位于南部天穹中,距地球約70億光年,各擁有約400個星系.
所謂引力透鏡現(xiàn)象,是指當光在經(jīng)過具有引力的天體附近時,會像通過凸透鏡一樣發(fā)生彎曲.從理論上說,暗物質(zhì)也會造成引力透鏡現(xiàn)象,但其效果非常微弱,只有“先進測繪照相機”這樣的高靈敏度觀測設(shè)備才能拍攝到,而地面的天文望遠鏡會因為大氣干擾難以看清.
研究人員將這一成果發(fā)表在10日將出版的《天體物理雜志》上.論文第一作者、韓裔助理研究員池溟國博士說,他們得到的圖像清楚地顯示出,我們可見的物質(zhì)（即觀測到的兩個星系簇）是在暗物質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)包圍中,處于暗物質(zhì)最密集的地方,就好比海浪頂端的泡沫.他們認為,這支持了暗物質(zhì)和可見物質(zhì)會在引力作用下聚集到一起的猜想,即暗物質(zhì)集中的地方會吸引可見物質(zhì),從而幫助恒星、星系和星系簇的形成.
分布圖還顯示暗物質(zhì)是聚成一簇簇地密集存在.研究人員據(jù)此認為,這驗證了暗物質(zhì)粒子是“非碰撞粒子”的假設(shè),即暗物質(zhì)粒子如果碰到一起,不會像分子、原子等經(jīng)典粒子那樣發(fā)生反彈,而會“若無其事”地繼續(xù)原先的運動.他們解釋說,如果暗物質(zhì)粒子彼此發(fā)生碰撞,那么它們在頻繁碰撞后就會分布比較均衡,而不是密集成簇.
科學家早就得到共識：廣袤的宇宙是由暗物質(zhì)、暗能量以及我們?nèi)祟惸芨兄降恼Ｎ镔|(zhì)組成,其中正常物質(zhì)最少,只占4％,暗物質(zhì)其次,占有23％的比例,其余都是暗能量.顧名思義,暗物質(zhì)是人類無法看到的物質(zhì),科學家雖然早就斷定暗物質(zhì)以及由暗物質(zhì)組成的星系的存在,卻一直沒有發(fā)現(xiàn)它們,更不知道他們究竟是由哪些粒子組成的.因此,這次發(fā)現(xiàn)實際上是揭開了宇宙一個大秘密,是一次重大的發(fā)現(xiàn).
一個由暗物質(zhì)組成的星系,與正常的星系（如我們的銀河系）一樣具有極其大的質(zhì)量,并在宇宙空間中旋轉(zhuǎn).但是,它與正常的星系不同,里面沒有發(fā)光的恒星,人們也看不到它.那么,科學家又是怎樣發(fā)現(xiàn)了這個被他們命名為“室女座HI21”的星系呢?
原來,科學家通過射電望遠鏡觀察的數(shù)據(jù)可以推算一個星系的旋轉(zhuǎn)速度.他們發(fā)現(xiàn)“室女座HI21”星系的旋轉(zhuǎn)速度很大,推斷它的質(zhì)量比完全由正常物質(zhì)組成的要大.進而,科學家推算這個“室女座HI21”星系的質(zhì)量是太陽的1億倍,這個質(zhì)量對于一個星系來說,雖然不是很大,但如果它是由正常物質(zhì)組成,就應(yīng)該包含明亮的恒星,本身應(yīng)該很亮,但它卻是一片黑暗,表明不含有恒星.這樣科學家就作出了該星系是由暗物質(zhì)組成的結(jié)論.
參與這項研究工作的英國加的夫大學科學家喬恩·戴維斯說,暗物質(zhì)是宇宙中很多秘密的一種,“這一發(fā)現(xiàn)表明我們走上了研究它的正確道路.”