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天文學家首次獲宇宙全尺度暗暈結構高清圖

央廣網北京9月4日消息(記者朱敏)台灣時間3日凌晨,國際科學期刊《自然》發布一項重要理論發現。國家天文台王傑研究員領銜的國際研究團隊,首次獲得了宇宙中從最小質量到最大質量的暗暈內部結構清晰圖像。

宇宙中約85%的物質成分是暗物質,這些暗物質受引力塌縮,形成的結構體則被稱為暗暈。最大質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團,它們的屬性已經被天文學家廣泛研究。那些質量小的暗暈,數量極多,人類卻知之甚少。因為黑暗,天學家只能依賴超級計算機通過模擬宇宙的演化來研究它們。來自中國、德國、英國和美國的國際研究團隊耗時5年,開發、測試模擬程序,並運行了一系列超級放大宇宙模擬,質量放大倍數跨越30個數量級,也就是一百兆億億倍。國家天文台研究員王傑介紹:“每放大一次,你要保證周邊的這些結構,還有放大的結構要跟以前是一模一樣的。就像你放個放大鏡,比如你有三個放大鏡,放好了,然後中間再加個放大鏡,之後生成的圖像就必須把原來的三個放大鏡生成出來的圖像放到這個放大鏡的焦點上,第四個放大鏡才能讓它成一個清晰的相。所以你必須仔細調節它,保證它每一次得到的圖像,跟放一個放大鏡看到的圖像是一模一樣的。這個難度很大。”

通過觀察,團隊驚訝地發現,所有質量的暗暈竟然均具有極為相似的內部結構,都是中心致密,往外逐漸稀疏。王傑說:“如果我們從每一個暗暈的裡面向外面去度量它的密度輪廓,所有量級的輪廓都是相似的,通俗講,裡面密度更大,外面更小。所有暗暈密度的變化趨勢是一樣的。”

對小質量暗暈內部結構的認識,可以讓天文學家利用各種工具去探測它們,比如引力透鏡、動力學和伽瑪異塵餘生爆的監測,從而將幫助科學家們驗證關於暗物質本質的假設,比如暗物質可能並不是我們想象的“完全”是黑暗的。

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