暗物质的新地图验证了爱因斯坦的引力理论

发布者：无非笑笑而已 2023-4-15 19:17

研究人员可以“清楚地看到这个横跨数亿光年的无形世界的特征”。

上图：质量更多（橙色）和更少（紫色）的区域显示了暗物质在宇宙中的分布。

科学家利用智利阿塔卡马宇宙望远镜的数据，绘制了一幅暗物质在天空四分之一的分布图。

这张地图显示了各个区域的质量分布，基本上是我们可以看到的最早的时间；它使用宇宙微波背景作为暗物质肖像的背景。该团队的研究将在日本京都举行的未来科学与 CMB x LSS 会议上公布。

剑桥大学宇宙学家布莱克·舍温（Blake Sherwin）在普林斯顿大学的一份新闻稿中说：“我们已经绘制了天空中最遥远的、看不见的暗物质的地图，并清楚地看到了这个数亿光年宽的看不见的世界的特征。它看起来就像我们的理论预测的那样。”

暗物质是一个包罗万象的术语，指的是占宇宙27%的物质，但它不能直接观测到。我们只知道它在那里，不管它是什么，因为它的引力效应。

人们通过两种主要方法来探测暗物质：基于地球的实验和对宇宙的全面观测。有很多实验试图在大量提出的暗物质候选者中识别暗物质，包括轴子和弱相互作用大质量粒子（WIMPs）。

但观测暗物质的唯一方法是间接的，即在大尺度上观测它的引力效应。进入阿塔卡马宇宙学望远镜，它更精确地确定了2021年的宇宙。该望远镜的地图建立在今年早些时候发布的宇宙物质地图的基础上，该地图是使用暗能量巡天和南极望远镜的数据制作的。这张地图支持了之前对普通物质与暗物质比例的估计，并发现物质的分布不像之前想象的那么呈块状。

这幅新地图关注的是爱因斯坦广义相对论的一个挥之不去的问题：宇宙中质量最大的物体，比如超大质量黑洞，是如何弯曲来自更遥远源头的光的。其中一个光源就是宇宙微波背景光，这是最古老的可探测光，它来自大爆炸的余波。

研究人员有效地利用背景作为背光，照亮宇宙中密度更大的区域。

阿塔卡马宇宙学望远镜主任、普林斯顿物理学家苏珊娜·斯塔格斯（Suzanne Staggs）在大学发布会上说：“这有点像剪影，但剪影中不只是黑色，而是有纹理和暗物质块，就好像光穿过一块有很多结和疙瘩的织物窗帘。”

物理学家苏珊娜·斯塔格斯补充说：“著名的蓝色和黄色 CMB 图像是宇宙在大约130亿年前一个时代的快照，现在它为我们提供了自那以后所有时代的信息。”