日本天文学家测出宇宙暗物质扭曲分布

日本国立天文台大栗真宗研究员等人参与的一个国际研究小组近日宣布，他们利用“昴”天文望远镜主焦点照相机拍摄了距地球约30亿光年的20个系外银河团的图像，在对其进行研究分析后，测定出了暗物质在宇宙中的分布概况。相关研究成果将刊载于《英国国立天文学会杂志》。

　　暗物质是现代天文学和物理学研究的最大的谜团之一，探索方法之一是详细观测暗物质的空间分布，通过理论计算和比较，间接推定暗物质的性质。其中最有效的方法就是利用重力镜（引力透镜）效果，即由于天体引力场的作用，致使光的通道发生扭曲的现象。根据这一理论，通过观测背景银河系的扭曲类型，就可以直接推断出前面的暗物质分布。

　　系外银河团一般指由上千个银河系组成的天体，系外银河团里存在着大量暗物质，是研究暗物质的极好试验场。研究小组通过分析这些系外银河星团的图像发现，银河团内的暗物质分布并不是一成不变的球状，而是大量呈扭曲状态的扁平椭圆状分布。这与自身重力和压力呈平衡状态的基本球型的太阳等恒星是较好的对照。
　　理论上预想的系外银河团中的暗物质分布特征，经常受到假设的暗物质性质的影响。现在最有力的暗物质理论是：宇宙大爆炸后留存下来的尚未发现的基本粒子之间没有重力之外的相互作用。为了与各种宇宙观测不相矛盾，暗物质假设为“寒冷的”，即暗物质本身的热运动与周围的重力引起的加速度相比非常小。这一理论认为，银河团小的构造经过反复碰撞合体，形成天体不久，同时暗物质粒子之间不互相冲突，因此科学家们期待着银河团中的暗物质扭曲的密度分布能够反映出宇宙中大规模结构。此次的测定结果与标准的暗物质理论预言相比较，在暗物质扭曲程度方面结果一致，因此这一新的证据强力支持了暗物质的标准理论。这一发现的重要性还在于，首次显示了从暗物质分布的扭曲中也许会真正发现暗物质。