借助“哈勃”太空望远镜和计算机模拟技术,美国一个研究小组首次绘制出了两个星系簇中宇宙暗物质的分布.研究人员9日说,他们的分布图支持了关于暗物质的理论假设.
暗物质（包括暗能量）被认为是宇宙研究中最具挑战性的谜题,它代表了宇宙中90％以上的物质含量,而我们可见的世界只占宇宙物质的10％不到.暗物质无法直接观测,却能干扰星体发出的光波或引力等,其存在能被明显感受到.科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设,但还没有得到足够的验证.
美国约翰斯·霍普金斯大学下属的太空望远镜研究所,借助3年前安装在“哈勃”太空望远镜上的“先进测绘照相机”,观察到更远处星系发出的光在两个星系簇中的暗物质干扰下产生的引力透镜现象,进而通过计算机模拟,得到了暗物质的分布图.这两个正在诞生中的星系簇位于南部天穹中,距地球约70亿光年,各拥有约400个星系.
所谓引力透镜现象,是指当光在经过具有引力的天体附近时,会像通过凸透镜一样发生弯曲.从理论上说,暗物质也会造成引力透镜现象,但其效果非常微弱,只有“先进测绘照相机”这样的高灵敏度观测设备才能拍摄到,而地面的天文望远镜会因为大气干扰难以看清.
研究人员将这一成果发表在10日将出版的《天体物理杂志》上.论文第一作者、韩裔助理研究员池溟国博士说,他们得到的图像清楚地显示出,我们可见的物质（即观测到的两个星系簇）是在暗物质的网络包围中,处于暗物质最密集的地方,就好比海浪顶端的泡沫.他们认为,这支持了暗物质和可见物质会在引力作用下聚集到一起的猜想,即暗物质集中的地方会吸引可见物质,从而帮助恒星、星系和星系簇的形成.
分布图还显示暗物质是聚成一簇簇地密集存在.研究人员据此认为,这验证了暗物质粒子是“非碰撞粒子”的假设,即暗物质粒子如果碰到一起,不会像分子、原子等经典粒子那样发生反弹,而会“若无其事”地继续原先的运动.他们解释说,如果暗物质粒子彼此发生碰撞,那么它们在频繁碰撞后就会分布比较均衡,而不是密集成簇.
科学家早就得到共识：广袤的宇宙是由暗物质、暗能量以及我们人类能感知到的正常物质组成,其中正常物质最少,只占4％,暗物质其次,占有23％的比例,其余都是暗能量.顾名思义,暗物质是人类无法看到的物质,科学家虽然早就断定暗物质以及由暗物质组成的星系的存在,却一直没有发现它们,更不知道他们究竟是由哪些粒子组成的.因此,这次发现实际上是揭开了宇宙一个大秘密,是一次重大的发现.
一个由暗物质组成的星系,与正常的星系（如我们的银河系）一样具有极其大的质量,并在宇宙空间中旋转.但是,它与正常的星系不同,里面没有发光的恒星,人们也看不到它.那么,科学家又是怎样发现了这个被他们命名为“室女座HI21”的星系呢?
原来,科学家通过射电望远镜观察的数据可以推算一个星系的旋转速度.他们发现“室女座HI21”星系的旋转速度很大,推断它的质量比完全由正常物质组成的要大.进而,科学家推算这个“室女座HI21”星系的质量是太阳的1亿倍,这个质量对于一个星系来说,虽然不是很大,但如果它是由正常物质组成,就应该包含明亮的恒星,本身应该很亮,但它却是一片黑暗,表明不含有恒星.这样科学家就作出了该星系是由暗物质组成的结论.
参与这项研究工作的英国加的夫大学科学家乔恩·戴维斯说,暗物质是宇宙中很多秘密的一种,“这一发现表明我们走上了研究它的正确道路.”