研究人員可以“清楚地看到這個橫跨數(shù)億光年的無形世界的特征”。
上圖：質(zhì)量更多（橙色）和更少（紫色）的區(qū)域顯示了暗物質(zhì)在宇宙中的分布。
科學(xué)家利用智利阿塔卡馬宇宙望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，繪制了一幅暗物質(zhì)在天空四分之一的分布圖。
這張地圖顯示了各個區(qū)域的質(zhì)量分布，基本上是我們可以看到的最早的時間；它使用宇宙微波背景作為暗物質(zhì)肖像的背景。該團(tuán)隊的研究將在日本京都舉行的未來科學(xué)與 CMB x LSS 會議上公布。
劍橋大學(xué)宇宙學(xué)家布萊克·舍溫（Blake Sherwin）在普林斯頓大學(xué)的一份新聞稿中說：“我們已經(jīng)繪制了天空中最遙遠(yuǎn)的、看不見的暗物質(zhì)的地圖，并清楚地看到了這個數(shù)億光年寬的看不見的世界的特征。它看起來就像我們的理論預(yù)測的那樣。”
暗物質(zhì)是一個包羅萬象的術(shù)語，指的是占宇宙27%的物質(zhì)，但它不能直接觀測到。我們只知道它在那里，不管它是什么，因為它的引力效應(yīng)。
人們通過兩種主要方法來探測暗物質(zhì)：基于地球的實驗和對宇宙的全面觀測。有很多實驗試圖在大量提出的暗物質(zhì)候選者中識別暗物質(zhì)，包括軸子和弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMPs）。
但觀測暗物質(zhì)的唯一方法是間接的，即在大尺度上觀測它的引力效應(yīng)。進(jìn)入阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡，它更精確地確定了2021年的宇宙。該望遠(yuǎn)鏡的地圖建立在今年早些時候發(fā)布的宇宙物質(zhì)地圖的基礎(chǔ)上，該地圖是使用暗能量巡天和南極望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)制作的。這張地圖支持了之前對普通物質(zhì)與暗物質(zhì)比例的估計，并發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的分布不像之前想象的那么呈塊狀。
這幅新地圖關(guān)注的是愛因斯坦廣義相對論的一個揮之不去的問題：宇宙中質(zhì)量最大的物體，比如超大質(zhì)量黑洞，是如何彎曲來自更遙遠(yuǎn)源頭的光的。其中一個光源就是宇宙微波背景光，這是最古老的可探測光，它來自大爆炸的余波。
研究人員有效地利用背景作為背光，照亮宇宙中密度更大的區(qū)域。
阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡主任、普林斯頓物理學(xué)家蘇珊娜·斯塔格斯（Suzanne Staggs）在大學(xué)發(fā)布會上說：“這有點像剪影，但剪影中不只是黑色，而是有紋理和暗物質(zhì)塊，就好像光穿過一塊有很多結(jié)和疙瘩的織物窗簾。”
物理學(xué)家蘇珊娜·斯塔格斯補充說：“著名的藍(lán)色和黃色 CMB 圖像是宇宙在大約130億年前一個時代的快照，現(xiàn)在它為我們提供了自那以后所有時代的信息。”
上圖：歐洲航天局普朗克天文臺觀測到的宇宙微波背景。
最近的分析表明，暗物質(zhì)是塊狀的，足以符合宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型，該模型都依賴于愛因斯坦的引力理論。
夏威夷大學(xué)的天文學(xué)家埃里克·巴克斯特（Eric Baxter）是2月份暗物質(zhì)地圖研究的合著者，他表示，他的團(tuán)隊的地圖對低紅移（意味著在最近的宇宙中接近）很敏感。另一方面，新的地圖只關(guān)注宇宙微波背景的透鏡，這意味著更高的紅移和更廣泛的范圍。
天文學(xué)家埃里克·巴克斯特說：“換句話說，我們的測量和新的ACT測量正在探測物質(zhì)分布的不同（和互補）方面。因此，新的結(jié)果并沒有與我們之前的結(jié)果相矛盾，而是可能提供了一個重要的新拼圖，關(guān)于我們的標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型可能存在的差異。”
巴克斯特補充說：“也許宇宙在小尺度和最近的時間里（即我們分析的星系）比預(yù)期的要小，但與早期和更大尺度的預(yù)期是一致的。”
新的儀器將有助于梳理出宇宙的物質(zhì)分布。根據(jù)普林斯頓發(fā)布的消息，阿塔卡馬西蒙斯天文臺即將推出的望遠(yuǎn)鏡將于2024年開始運行，繪制天空地圖的速度將比阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡快近10倍。
有史以來最大的數(shù)碼相機將安裝在同樣位于阿塔卡馬的維拉·魯賓天文臺，這對地球上的天文臺來說是一個激動人心的時刻。
