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美國物理學會目前正在馬里蘭州巴爾的摩市舉行年度四月會議，其中一個研究亮點來自暗能量調查（DES）合作組織。今天下午，研究人員釋出了首批暗物質地圖，這些地圖描繪了構成我們宇宙中約 23% 的“物質”（物質和能量）的暗物質。該地圖是基於暗能量相機（DES 的主要儀器）收集的資料構建的。該相機安裝在智利托洛洛山美洲際天文臺山頂的望遠鏡上，以便在最小的干擾下獲得高解析度影像。
DES 現在進入第二年，於 2013 年 8 月 31 日開始收集資料，旨在更好地瞭解暗物質在星系形成中的作用。今天公佈的結果地圖正如人們可能預期的那樣壯觀——首次詳細描繪了暗物質如何在廣闊的天空中分佈，儘管這僅僅是 DES 在完成其五年計劃執行時將覆蓋區域的 3%。它不是第一張暗物質地圖，但它是迄今為止最大、解析度最高的地圖。檢視一下
這項分析——由阿貢國家實驗室的維努·維克拉姆和蘇黎世聯邦理工學院（ETH）的張志偉領導的團隊進行——著眼於兩百萬個星系形狀的細微扭曲來構建地圖，這要歸功於一種稱為引力透鏡的技術，暗物質的不可見引力效應以可預測的方式彎曲所述星系周圍的光線。
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到目前為止，研究人員發現暗物質的分佈與當前理論非常吻合——也就是說，由於宇宙中暗物質明顯多於可見物質（僅佔 4%），因此星系形成於暗物質濃度高、引力更強的地方。可以將其視為質量和光之間微妙的相互作用。
您可以在上面的顏色編碼影像中看到這種聚集，其中藍色區域是密度約為平均水平的區域，紅色和黃色區域描繪的是密度遠高於平均水平的區域——暗物質更多的區域。圓圈代表星系和星系團，它們確實更多地出現在高密度區域。“放大地圖，我們測量了暗物質如何包圍不同型別的星系，以及它們如何在宇宙時間中共同演化，”張在官方新聞稿中說。“我們渴望使用新傳入的資料對理論模型進行更嚴格的測試。”
隨著未來幾年更多資料的可用，DES 將進一步提高其暗物質地圖的範圍和解析度。但最終目標是更多地瞭解加速膨脹的宇宙，更具體地說，是探究物理學家認為正在驅動這種加速的神秘暗能量的本質。暗能量佔宇宙“物質”的驚人 73%，所以，你知道，它非常重要。就像，值得諾貝爾獎的重要性。事實上，它是 21 世紀物理學中的首要研究問題之一。
該調查將使用的工具和技術不僅限於引力透鏡。DES 研究人員還將研究來自某些型別超新星的資料——超新星是用於估計宇宙距離的最常見的“標準燭光”。（旁註：《天體物理學雜誌》上的一篇新論文質疑那些標準燭光 Ia 型超新星是否像天文學家假設的那樣均勻，這意味著宇宙的膨脹速度可能比之前推斷的要慢。）他們還將跟蹤暗能量相機可探測到的星系團數量。監測這種情況隨時間的變化應該有助於闡明引力與暗能量（本質上是反引力）之間正在進行的拉鋸戰。
最後，該合作組織將研究聲波（又名重子振盪）以繪製宇宙膨脹圖。聲波是在大爆炸後數十萬年產生的，並在星系分佈中留下了印記。測量約 3 億個星系的位置，物理學家應該能夠檢測到該印記的模式，並用它來推斷宇宙膨脹歷史。
碰巧的是，暗能量相機剛剛贏得了Symmetry的“物理瘋狂”競賽，成為最受歡迎的大型物理機器，擊敗了備受青睞的大型強子對撞機。真是意外的驚喜！鑑於這張可愛的新地圖，以及未來更美好的地圖的希望，我想說這是當之無愧的榮譽。