不久前，國(guó)際暗能量調(diào)查（DES）項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家利用弱引力透鏡工具，分析了約1億個(gè)星系的形狀和光的圖像，繪制出一份覆蓋南半球1/4天空的地圖。這是迄今為止用這一方法獲得的最大的暗物質(zhì)地圖，可以幫助人們對(duì)這一看不見(jiàn)的神秘物質(zhì)“按圖索驥”。
在廣袤的宇宙中，我們熟知的普通物質(zhì)僅占宇宙物質(zhì)的15%，其余85%都是神秘莫測(cè)的暗物質(zhì)。上世紀(jì)40年代，科學(xué)家在大量奇特宇宙現(xiàn)象的基礎(chǔ)上大膽猜想，提出了宇宙中可能暗藏有大量“看不見(jiàn)”、卻能通過(guò)引力作用被感知的暗物質(zhì)。經(jīng)過(guò)多年探測(cè)和研究，人們已較為準(zhǔn)確地估算出了暗物質(zhì)的總量和占比，知道它在宇宙中無(wú)處不在。在宇宙大尺度上刻畫出暗物質(zhì)地圖，可以進(jìn)一步幫助人們探究其分布以及形成的結(jié)構(gòu)。
暗物質(zhì)之所以“暗”，是因?yàn)槠浼炔话l(fā)出任何波段的光，也不和任何波段的光發(fā)生作用，用任何探測(cè)器或望遠(yuǎn)鏡都無(wú)法直接觀察到。那如何知曉其存在？目前，只能通過(guò)引力產(chǎn)生的效應(yīng)，比如“引力透鏡”效應(yīng)——物質(zhì)的引力會(huì)導(dǎo)致穿過(guò)其附近的光線彎曲。這次DES團(tuán)隊(duì)的繪圖工作就基于這一原理。由于地圖中這些暗物質(zhì)的存在，導(dǎo)致背景星系發(fā)射的光在到達(dá)望遠(yuǎn)鏡之前被偏折，從而使觀測(cè)到的背景星系產(chǎn)生形狀變化。通過(guò)探測(cè)這些形變，就可以描繪出暗物質(zhì)的多少及其分布。
此前的類似測(cè)量顯示，宇宙中暗物質(zhì)大都在其形成的結(jié)構(gòu)體——“暗暈”中。為了使更大尺度上暗物質(zhì)分布的圖像更為清晰，DES團(tuán)隊(duì)在6年時(shí)間里，利用位于智利的超敏感探測(cè)相機(jī)在南半球的天空采集數(shù)據(jù)，得到了目前最大的測(cè)光樣本。在公布的地圖照片中，不同亮度展示的是總的物質(zhì)密度，亮度大意味著密度高，反之則密度低。我們可以看到宇宙中不同類型的大尺度結(jié)構(gòu)，非常高密度的星系群及星系團(tuán)，密度非常低的宇宙空洞區(qū)，還有一些絲狀結(jié)構(gòu)。利用這些物質(zhì)分布，人們可以更全面地認(rèn)識(shí)宇宙的構(gòu)成，研究宇宙的演化歷史。
利用這些暗物質(zhì)分布，人們還可以對(duì)宇宙學(xué)模型參數(shù)和物理學(xué)理論給出更好的限制。實(shí)際上，得益于現(xiàn)代星系巡天對(duì)宇宙中的物質(zhì)分布更加細(xì)致的刻畫，對(duì)不同的引力模型給出限制一直是近年來(lái)的熱點(diǎn)問(wèn)題。相關(guān)科學(xué)報(bào)道稱，此次繪圖過(guò)程中科研人員就證實(shí)了宇宙的暗能量密度為常數(shù)，為當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型提供了強(qiáng)有力的支持。此外還觀測(cè)到宇宙要比預(yù)期的更平滑些，如果更多更好的觀測(cè)之間能相互證實(shí)，那么人們對(duì)于引力理論的認(rèn)識(shí)可能會(huì)有所更新，并可能對(duì)暗能量的本質(zhì)屬性有新認(rèn)知。
目前暗物質(zhì)的存在還是一種假設(shè)，但它可以解釋絕大部分觀測(cè)事實(shí)，基于這一假設(shè)前提下的結(jié)構(gòu)形成理論也能解釋大部分星系觀測(cè)數(shù)據(jù)。不過(guò)，人們對(duì)于暗物質(zhì)的本質(zhì)屬性，比如基于何種基本粒子、質(zhì)量為多少等依然未知。未來(lái)，需要更先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡對(duì)宇宙展開更深入的探測(cè)，并對(duì)可能存在的暗物質(zhì)粒子進(jìn)行進(jìn)一步的偵測(cè)，從而為這些問(wèn)題提供可靠答案。
