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天文学家从“宇宙最早的时刻”测量暗物质

常驻编辑 科普中国 2022-08-03 暗物质   韦伯   宇宙   著者   可见光   天文学家   透镜   星系   引力   测量   遥远   年前   时刻

120 亿年前被暗物质扭曲的大爆炸辐射残留物的艺术家插图。FWG拜客生活常识网

暗物质是我们目前宇宙科学中最大的未解之谜之一。暗物质是什么?暗物质到底在哪里?FWG拜客生活常识网

虽然,我们能推测到暗物质在哪里。FWG拜客生活常识网

宇宙中的所有星系、包括银河系旋转得如此之快,以至于我们在物理上预测宇宙的一切都应该像离弦的旋转木马上一样向外抛。但显然,这并没有发生。你、我、太阳和地球都安全地锚定了。因此,科学家们推测,某种东西——可能形状像一个光环——必须围绕着星系来保护它们免于分崩离析。FWG拜客生活常识网

任何构成这些边界的东西都称为暗物质。我们看不到,感觉不到,甚至不知道是不是一回事。这是难以捉摸的缩影。我们只知道暗物质的存在。FWG拜客生活常识网

尽管我们无法查看或触摸材料本身,但专家们有一些有趣的方法来确定它对我们宇宙的影响。毕竟,我们首先通过注意它如何将星系聚集在一起来推断暗物质的存在。FWG拜客生活常识网

科学家们利用了这一原理,在周一宣布了关于暗物质的非凡新发现。借助一个由扭曲空间、大爆炸留下的宇宙残余物和强大的天文仪器组成的工具包,他们探测到了一个由以前未研究过的暗物质晕圈组成的深空区域——每个暗物质晕圈都位于一个古老的星系周围,尽职尽责地保护它免于过着快乐的生活- 旋转的噩梦。FWG拜客生活常识网

根据发表在《物理评论快报》上的一项关于这一发现的研究,这些漩涡可以追溯到120 亿年前,即大爆炸后不到 20 亿年。作者认为,这很可能使它们成为人类研究过的最年轻的暗物质环,并可能成为宇宙学下一章的前奏。FWG拜客生活常识网

“我很高兴我们打开了进入那个时代的新窗口,”名古屋大学的 Hironao Miyatake 和该研究的作者在一份声明中说。“120 亿年前,情况大不相同。你看到的正在形成过程中的星系比现在更多;第一个星系团也开始形成。”FWG拜客生活常识网

扭曲的空间?宇宙残渣?

一个多世纪前,当阿尔伯特·爱因斯坦提出他著名的广义相对论时,他做出的一个预测是,源自大量物质的超强引力场实际上会扭曲空间和时间或时空的结构。结果证明他是正确的。今天,物理学家通过调用一种称为引力透镜的技术来研究这个概念,以研究非常遥远的星系和宇宙中的其他现象。它的工作原理是这样的。FWG拜客生活常识网

想象两个星系。银河 A 在背景中,而 B 在前景中。FWG拜客生活常识网

基本上,当来自星系 A 的光经过星系 B 到达你的眼睛时,这种发光会被 B 的物质扭曲,无论是否黑暗。这对科学家来说是个好消息,因为这种畸变通常会放大遥远的星系,有点像镜头。FWG拜客生活常识网

此外,你可以用这种光扭曲进行一种反向计算,以计算出星系 B 周围有多少暗物质。如果星系 B 含有大量暗物质,你会看到可见物质预期更多的扭曲—— - 我们可以看到的东西 - 在里面。但如果它没有那么多暗物质,那么失真会更接近你的预测。该系统运行良好,但有一个警告。

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