韋布望遠鏡繪制出史上最精細的暗物質地圖

IT之家 1 月 27 日消息，科技媒體 Phys 昨日（1 月 26 日）發布博文，報道稱杜倫大學、美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）及洛桑聯邦理工學院的天文學家，利用詹姆斯 · 韋布太空望遠鏡（JWST）繪制出了迄今為止分辨率最高的暗物質地圖。

IT之家注：暗物質（Dark Matter）是宇宙中一種看不見、摸不著的神秘物質。它不發光也不反光，但擁有質量和引力，就像透明的膠水一樣，它提供了額外的引力，把星系“粘”在一起，防止它們因為旋轉速度過快而散架。

利用詹姆斯 · 韋伯太空望遠鏡的數據，天文學家繪制出了迄今為止最詳細的暗物質分布圖之一。該圖通過測量不可見物質的引力如何彎曲背景星系的光線，揭示了暗物質如何作為可見星系賴以存在的隱藏框架。疊加的等值線標示了暗物質密度相等的區域，突顯了這種不可見物質（圖中以藍色顯示）最集中的區域。圖源：Gavin Leroy 博士 / COSMOS-Webb 合作組。

這項發表于《自然 · 天文學》的研究證實，暗物質并非雜亂無章，而是充當了宇宙的“隱形腳手架”。在宇宙早期，暗物質首先聚集，隨后通過引力將普通物質拉攏到一起，創造了恒星、星系乃至像地球這樣的行星得以誕生的環境。如果沒有暗物質的引力牽引，銀河系中可能無法形成孕育生命所需的關鍵元素。

為了觀測“不可見”的暗物質，研究團隊利用“引力透鏡效應”（Gravitational Lensing）尋找其蹤跡：當暗物質的巨大質量導致空間彎曲時，背景星系傳來的光線也會隨之發生彎曲，就像光線穿過扭曲的窗玻璃一樣。

這張地圖展示了哈勃太空望遠鏡（左）和詹姆斯 · 韋伯太空望遠鏡（右）觀測到的 COSMOS 場中的暗物質分布。疊加的等值線標記了暗物質密度相等的區域，突顯了這種不可見物質（圖中以藍色顯示）最集中的區域。圖源：Gavin Leroy 博士 / Richard Massey 教授 / COSMOS-Webb 合作組。

哈勃太空望遠鏡（左）和詹姆斯 · 韋伯太空望遠鏡（右）觀測到的 COSMOS 場中的暗物質分布。圖源：Gavin Leroy 博士 / Richard Massey 教授 / COSMOS-Webb 合作組。

這支科學家團隊實際上是對天空進行了地形測量。圖中色彩更鮮艷的部分是高密度物質群，包括暗物質（左）、星系（中）和熱氣體（右）。圖源：Gavin Leroy 博士 / Richard Massey 教授 / COSMOS-Webb 合作組。

韋布太空望遠鏡對六分儀座（Sextans）方向一片約 2.5 倍滿月大小的天區持續觀測約 255 小時，識別出近 80 萬個星系。通過分析這些星系光線的扭曲程度，科學家精準描繪出了前景中看不見的暗物質分布圖。

這張新地圖的星系包含量是地面觀測站同類地圖的 10 倍，清晰度則是哈勃太空望遠鏡的 2 倍。

利用詹姆斯 · 韋伯太空望遠鏡的數據，天文學家繪制出了迄今為止最詳細的暗物質分布圖之一。通過測量不可見物質的引力如何彎曲背景星系的光線，該圖揭示了暗物質如何作為可見星系賴以存在的隱藏框架。圖源：Gavin Leroy 博士 / Richard Massey 教授 / COSMOS-Webb 合作項目。

研究共同負責人、NASA JPL 的戴安娜 · 斯科納米格里奧（Diana Scognamiglio）博士表示：“以前我們看暗物質像是在看一張模糊的照片，現在得益于韋布望遠鏡的驚人分辨率，我們能以驚人的細節看到宇宙的隱形支架。”

此外，利用韋伯的中紅外儀器（MIRI），團隊還能穿透宇宙塵埃云，精準測量星系距離，從而構建出三維的暗物質結構。

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