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2013-06-14 12:41

来源: 新头壳newtalk

由中研院所主导的国际天文团队使用了「昴宿」(Subaru)望远镜测量50个星系团中暗物质的密度分布，研究成果呈现出暗物质密度具有由中心点向外围递减的特性，且递减情形和「冷暗物质」(CDM)预测结果吻合。暗物质充斥全宇宙，其属性仍然是谜。本次研究结果发现了解暗物质特性的新证据并於5月17日发表於《天文物理期刊通讯》(the Astrophysical Journal Letters)网站。

根据中央研究院13日新闻稿报导，天文学界早在80年前便首度获得暗物质存在的证据，现在科学家大多认同暗物质的确存在．但在漆黑夜空中看不到暗物质，在粒子物理学者的实验中，迄今也仍未找到暗物质的粒子。由於暗物质的质量占我们的宇宙总质量高达85%，「什麽是暗物质？」成为天文学者和粒子物理学者亟待解决的最重要问题之一。

星系团是宇宙中质量最大的天体，由中研院博士後研究冈部信広(OKABE, Nobuhiro)主持的国际天文研究团队，本次利用「昴宿」(Subaru)主焦点相机，共测量了50个星系团的暗物质密度特性。

英国伯明罕大学(Birmingham University)的研究团队成员史密斯(Graham Smith)解释，「星系团很像你在晚上飞过一座大城市的上空时所看到的鸟瞰图。不妨把每一盏明亮街灯都当作一个星系，把街灯间空隙想像成充满暗物质。星系团中，星系存在於一个由暗物质所提供的背景里，背景里有连接着街灯的电线、街道。」冈部团队想藉大量的星系团取样来找出「暗物质」密度如何变化，那道理好比从市中心到郊区，街道和电线分布密度并非总是相同。

「冷暗物质理论」，是目前暗物质理论中的主流。该理论预测暗物质粒子仅在彼此间才相互作用，至於和其他物质的交互作用，可能仅限於藉重力才发生，暗物质既不发出也不吸收任何电磁辐射，在观测上极度困难。因此冈部团队采用「重力透镜」的方式来观测暗物质；根据爱因斯坦的广义相对论，当极遥远光源所发出的光束在接近大质量天体(譬如星系团)附近时，光束会弯曲，(条件是星系团位置必须在光源和观测者之间，且三者大致排列成一直线)，由於星系团里的暗物质的缘故，造成背景星系形状改变，因此可侦测到暗物质的存在。

根据这个原理，在观测上发现，受到星系团里的暗物质影响，遥远星系的形状和位置的确会改变。冈部信広对此发现大为兴奋，「『昴宿』(Subaru)是测量重力透镜效应的最佳仪器，因为，它让我们可非常精确地测量出很遥远又很暗的星系究竟会受到位於星系团里暗物质带来的变化。」然而，受暗物质影响所造成的这种变化非常微小。这些极暗淡星系在外观上的变化既然微渺，总数量又很庞大，如何取样便成为关键技术。

冈部团队对暗物质研究的计画尚未告终，他们认为，下一阶段还能从更小尺度去测量暗物质密度．那是在星系团的中心部份，那里就像是大城市的市中心闹区。探讨在更小尺度上测量暗物质密度，将可帮助我们更进一步厘清暗物质的性质。

本论文共同作者、东京大学Kavli数物连携宇宙学研究机构高田昌広(TAKADA, Masahiro)教授表示，「把很多星系团的重力透镜观测结果精确地合成为单一结果，是非常强大的技术。台湾和日本的天文学家正联手合作，准备以『昴宿』(Subaru)望远镜上的新一代超广角相机(HSC: Hyper Suprime-Cam)来进行人类史上最大的星系普查计划之一。本次研究新成果，证实了运用HSC这支超广角相机来进行重力透镜的研究，的确前景看好并且可行。」

关键字: 天文暗物质