宇宙學家制作了一張巨大的宇宙暗物質分佈圖，透過監測暗物質對光線的引力效應來追蹤這種不可見的物質。
這張圖片描繪了覆蓋約兩百萬個星系的、天空一塊區域內的暗物質團塊和空洞，並顯示了橫跨數億光年的特徵。蘇黎世瑞士聯邦理工學院的張志慧（Chihway Chang）於4月13日在馬里蘭州巴爾的摩舉行的美國物理學會會議上展示了這張地圖。研究人員還在即將出版的《皇家天文學會月刊》上描述了他們的研究結果。
暗物質的丰度大約是我們可見物質的五倍。雖然不可見，但它的存在可以被探測到，因為它會彎曲時空。前景中大量的暗物質彎曲來自背景星系的光線，扭曲了我們對它們的影像。這種效應被稱為“弱引力透鏡”，到目前為止，它的研究應用主要集中在理解單個星系團中的暗物質，但最新的調查擴大了規模。
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研究人員使用位於智利托洛洛山美洲際天文臺的維克托·M·布蘭科望遠鏡上的 5.7 億畫素相機，拍攝了南方天空一大片區域（從地球觀察者的角度來看，這片區域大約相當於 700 個太陽的面積）中約兩百萬個星系。他們精確地定位了最遙遠星系形狀的微小扭曲，以便繪製前景中暗物質的質量分佈圖。
觀測結果與宇宙學的標準圖景非常吻合，正如張志慧所說，暗物質被認為是形成大規模宇宙結構的主要驅動力。“我們識別出了一些真正巨大的結構，大約 1 億光年寬，”她補充道，指的是地圖上的巨大空洞（藍色區域）和暗物質超星系團（紅色區域）。她說，後續研究將能夠證實這些是否是真實的結構。
該地圖僅佔天空區域的 3%，該專案被稱為暗能量調查（DES），將在 2018 年結束時覆蓋該區域。它以暗能量而非暗物質命名，因為其最終目標是充分繪製物質分佈圖，以測量暗能量，這種神秘的力量正在推動宇宙加速膨脹。
過去，弱引力透鏡效應已經產生了關於暗物質存在的最有力的證據。在一項關於兩個碰撞星系團（統稱為“子彈星團”）的2006 年裡程碑式研究中，一個團隊發現，引力透鏡效應最強的區域明顯偏離了可見物質的主體，這證明暗物質正在彎曲時空。在瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的大衛·哈維（David Harvey）及其合作者上個月發表在《科學》雜誌上的一篇論文中，他們公佈了 72 個星系團的類似證據，這是迄今為止最大的集合。“像 DES 這樣的調查最終將發現更多類似於我們研究中碰撞星系團，”他說。
暗物質引起的引力透鏡效應不僅可以透過觀察遙遠星系的光線來發現，也可以在宇宙最古老的光——宇宙微波背景中發現。在一項 4 月 13 日發表的研究中，研究人員描述瞭如何使用智利的阿塔卡瑪宇宙學望遠鏡來測量這些扭曲，從而繪製約 12,000 個星系周圍的暗物質分佈圖。
本文經許可轉載，並於2015 年 4 月 13 日首次發表。