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高分辨率地图显示暗物质的引力将普通物质吸引到星系中

利用詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据,天文学家绘制了迄今为止最详细的暗物质地图之一。通过测量看不见物质引力如何弯曲背景星系的

利用詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据,天文学家绘制了迄今为止最详细的暗物质地图之一。通过测量看不见物质引力如何弯曲背景星系的光线,地图展示了暗物质如何作为可见星系构建的隐秘框架。叠加的轮廓标记了暗物质密度相等的区域,突出了这些以蓝色显示的无形物质最为集中的地方。图片来源:加文·勒罗伊博士/COSMOS-Webb合作。

科学家完成史上最精细暗物质分布图:揭示宇宙星系、恒星与行星的成因

约旦大学、NASA 朱利普·实验室(JPL)与洛桑联邦理工学院(EPFL)联合发布的最新成果,利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)观测数据绘制出宇宙中暗物质分布的最高分辨率三维地图。该研究已在《Nature Astronomy》上发表,标志着暗物质研究迈入全新时代。

核心发现

暗物质先聚集:研究表明,早期宇宙中暗物质先形成密集团聚,随后吸引普通物质,形成星系与恒星的种子。

星系与行星形成的催化剂:暗物质的引力场加速了星系与恒星的形成,为行星乃至生命的出现奠定了物质基础。

全新结构揭示:JWST观测覆盖的天空区域约为满月面积的2.5倍,耗时255小时,识别出近80万个星系(其中多数首次被观测),并绘制出暗物质在COSMOS场的细节分布图。该地图比以往任何一项地面观测都多10倍星系数,且比哈勃太空望远镜(HST)多两倍。

Dr. Gavin Leroy(Durham 大学计算宇宙学研究所) “通过前所未有的精度揭示暗物质,我们的地图展示了宇宙中一个看不见的成分如何将可见物质组织成星系、恒星乃至生命本身的结构。暗物质是真正的宇宙建筑师,慢慢地为我们通过望远镜看到的结构赋予秩序。”

Professor Richard Massey(Durham 大学计算宇宙学研究所) “无论今天宇宙中哪儿出现普通物质,暗物质也同在。对齐的程度绝非偶然,它是暗物质引力在整个宇宙史中持续拉拢普通物质的结果。”

方法与技术

引力透镜法:利用暗物质对背景星系光线的微小弯曲来推断其质量分布。

JWST 中红外仪器 MIRI:高灵敏度检测被宇宙尘埃遮蔽的星系,提供更精准的红移与距离测量。

数据处理:结合地面望远镜与哈勃数据,校准星系位置与形态,绘制出细致的暗物质等密度等高线。

Dr. Diana Scognamiglio(NASA 朱利普·实验室) “这是我们利用 JWST 制作的最大的暗物质图,其分辨率是其他望远镜的两倍。过去我们只能看到暗物质的模糊轮廓,如今借助 JWST 的惊人分辨率,我们可以清晰看到宇宙的隐形骨架。”

未来计划

全宇宙暗物质绘图:结合欧洲航天局(ESA)欧几里得望远镜与 NASA 即将发射的 Nancy Grace Roman 太空望远镜,进一步扩展至整个宇宙。

暗物质本质探究:通过跨时间尺度的测绘,追踪暗物质在宇宙演化过程中的变化规律,为其构成与相互作用机制提供直接证据。

“虽然我们目前研究的天空区域只是宇宙的一个小片段,但它将成为未来所有暗物质测绘的基准与对照。”

勇编撰自论文"An ultra-high-resolution map of (dark) matter".Nature Astronomy.2026相关信息,文中配图若未特别标注出处,均来源于自绘或公开图库。