首次探测到暗物质悬挂在宇宙网中

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彗发星团中的暗物质。斯巴鲁望远镜看到的彗发星团和遥远星系上的绿色云团代表的暗物质。（图片来源:HyeongHan等人）

（）据美国太空网（罗伯特·李）：天文学家首次探测到悬挂在巨大细丝上的暗物质，这些细丝延伸到整个宇宙，形成了一张“宇宙网”，像媒体上的朝露一样困住了星系。

韩国首尔延世大学的研究人员利用斯巴鲁望远镜——一架位于夏威夷莫纳克亚山山顶附近的8.2米光学红外望远镜——以及重力对光的影响，间接观察了彗发星团中宇宙网状细丝上的暗物质。

这标志着首次在宇宙网络上探测到暗物质，并可能有助于确认这种结构——其链长达数千万光年——如何影响宇宙的演化。

也被称为Abell 1656，彗发星团是一千多个星系的集合，位于距我们约3.21亿光年的彗发星座方向。由于巨大的体积和相对的接近性，彗发星团是科学家在宇宙网状结构中搜寻暗物质的理想场所。

宇宙网是由物质组成的细丝网络，它向星系输送气体，帮助它们成长。这张网也有助于引导星系聚集在一起，导致它们聚集在一起。

宇宙网的主要细丝本身就是星系超星系团的壁，其对应的彗发星系团被称为“长城”，长城实际上是宇宙中第一个被发现的超大型建筑。

星系团被认为聚集在细丝相交的地方，但这些细丝被认为在星系之间终止并形成所谓的“星系团内细丝”暗物质预计会沿着这些宇宙网状细丝运行，这些细丝悬挂在这些星团内的细丝上。



一个嵌入了构成宇宙网的气体细丝的星系的计算机模拟。（图片来源:Yannick Bahé）

暗物质是宇宙的支架

虽然宇宙中最大的结构宇宙网已经为人所知几十年了，但天文学家只在星系中心的明亮区域照亮了气体丝的微弱光芒，这些区域由超大质量黑洞提供能量。那些活跃的黑洞被称为类星体。

去年，凯克宇宙网成像仪也位于莫纳克亚山顶，首次捕捉到纤细的网丝发出的直射光，这些网丝相互交叉，延伸到太空最黑暗的角落。这些细丝孤立在星系之间，位于宇宙网中最大和最隐蔽的部分。

然而，“看到”这些宇宙网状物质周围暗物质的位置是一个完全不同的故事。

这是因为，尽管暗物质约占宇宙中所有物质的85%，但它是不可见的，因为它不像包括恒星和尘埃在内的日常物质那样与光相互作用。

暗物质对日常物质的统治也意味着它主宰着宇宙网络的细丝，形成了一个无形的脚手架，宇宙的结构沿着这个脚手架成形。

然而，尽管暗物质不与光相互作用，但它确实与引力相互作用——这种相互作用影响了我们可以看到的日常物质和光的运动。

这项研究背后的团队利用了这一概念，用它来探测贯穿整个彗发星团的宇宙网状细丝上的暗物质。



一张图表显示了来自背景光源的光如何被质量弯曲，产生了一种称为引力透镜的效应（图片来源:美国国家航空航天局、欧空局和l .卡尔阿达）

阿尔伯特·爱因斯坦于1915年提出的广义相对论引力理论认为，有质量的物体会导致时空结构弯曲。反过来，该理论解释说，我们所感知的重力源于这种弯曲。此外，当来自背景光源的光通过该曲率时，其路径会发生转向。

这可能导致背景源在天空中移动、被放大，或者在某些极端情况下，甚至出现在同一张图像的多个点上。这被称为引力透镜效应。

因此，利用来自彗发星团后面的星系和恒星的光，并在斯巴鲁望远镜Hyper Suprime-Cam（HSC）的高灵敏度、高分辨率和宽视野的帮助下，研究小组首次探测到星团内细丝暗物质成分的微弱透镜效应。

这是首次在宇宙网末端探测到暗物质，有助于进一步证实遍布宇宙的大尺度结构的存在。

该团队的研究结果于今年1月发表在《自然天文学》杂志上。