ALMA檢測出的暗物質的密度波動

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翻譯：甘林

校譯：遠山真理

審閱：牧夫天文校對組

編排：蘇奕月

後臺：李子琦

https://www.nao.ac.jp/news/science/2023/20230907-alma.html

檢測到的暗物質的密度波動。暗物質密度越高，橙色越明亮，越低則越暗。ALMA望遠鏡捕捉到的受到引力透鏡效應影響的類星體標記爲藍白色。

圖片來源：ALMA（歐洲南方天文臺/日本國立天文臺/美國國家射電天文臺），K. T. Inoue 等

通過ALMA望遠鏡的觀測，首次明確了宇宙中的暗物質密度存在3萬光年以下的小尺度的波動。這是解開暗物質真正面貌的重要一步。

暗物質是一種無法直接通過光觀測到的物質，它佔據了宇宙大部分的質量。人們認爲，它的引力影響在恆星和星系等宇宙基本結構的形成過程中發揮了重要作用。暗物質的空間分佈不均勻，它的引力會輕微地改變從遠處傳來的電磁波路徑。通過觀察到的引力透鏡效應，我們知道暗物質的分佈類似於星系和星系團的分佈。然而，更小尺度的分佈直到現在都還不太清楚。

由近畿大學、東京大學、國立天文臺和臺灣中央研究院的研究人員組成的國際研究團隊，利用ALMA望遠鏡，觀測了位於距離地球110億光年的類星體"MG J0414+0534"。這個類星體被前方星系的引力透鏡效應分成了四個像。然而，這次觀測到的視覺位置和形狀與僅考慮前方星系引力透鏡效應計算的結果不同，因此推測還有比星系更小且由多個暗物質聚集體引起的引力透鏡效應。進一步的詳細分析顯示，暗物質密度存在着大約3萬光年大小的小規模空間波動。這遠比以前觀測到的暗物質波動規模小。這一結果與冷暗物質理論模型預測一致。

這是本次觀測的概念圖。從類星體發出的電磁波會在前方的星系引力透鏡效應和暗物質引力透鏡效應的影響下，改變其到達觀測點的路徑。通過考慮僅由星系引力透鏡效應引起的情況以及實際觀測到的圖像之間的偏差，可以推測出暗物質的分佈。

圖片來源：NAOJ，K. T. Inoue

由於暗物質聚集體引起的引力透鏡效應非常微弱，直接檢測它們本身非常困難。但本次研究通過將星系的引力透鏡效應與ALMA望遠鏡的高分辨率相結合，首次成功地進行了檢測。這項研究對驗證暗物質理論，以及解明其本質，邁出了重要的一步。

責任編輯：甘林

牧夫新媒體編輯部

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圖源：網絡

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