ALMA检测出的暗物质的密度波动

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翻译：甘林

校译：遠山真理

审阅：牧夫天文校对组

编排：苏奕月

后台：李子琦

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

检测到的暗物质的密度波动。暗物质密度越高，橙色越明亮，越低则越暗。ALMA望远镜捕捉到的受到引力透镜效应影响的类星体标记为蓝白色。

图片来源：ALMA（欧洲南方天文台/日本国立天文台/美国国家射电天文台），K. T. Inoue 等

通过ALMA望远镜的观测，首次明确了宇宙中的暗物质密度存在3万光年以下的小尺度的波动。这是解开暗物质真正面貌的重要一步。

暗物质是一种无法直接通过光观测到的物质，它占据了宇宙大部分的质量。人们认为，它的引力影响在恒星和星系等宇宙基本结构的形成过程中发挥了重要作用。暗物质的空间分布不均匀，它的引力会轻微地改变从远处传来的电磁波路径。通过观察到的引力透镜效应，我们知道暗物质的分布类似于星系和星系团的分布。然而，更小尺度的分布直到现在都还不太清楚。

由近畿大学、东京大学、国立天文台和台湾中央研究院的研究人员组成的国际研究团队，利用ALMA望远镜，观测了位于距离地球110亿光年的类星体"MG J0414+0534"。这个类星体被前方星系的引力透镜效应分成了四个像。然而，这次观测到的视觉位置和形状与仅考虑前方星系引力透镜效应计算的结果不同，因此推测还有比星系更小且由多个暗物质聚集体引起的引力透镜效应。进一步的详细分析显示，暗物质密度存在着大约3万光年大小的小规模空间波动。这远比以前观测到的暗物质波动规模小。这一结果与冷暗物质理论模型预测一致。

这是本次观测的概念图。从类星体发出的电磁波会在前方的星系引力透镜效应和暗物质引力透镜效应的影响下，改变其到达观测点的路径。通过考虑仅由星系引力透镜效应引起的情况以及实际观测到的图像之间的偏差，可以推测出暗物质的分布。

图片来源：NAOJ，K. T. Inoue

由于暗物质聚集体引起的引力透镜效应非常微弱，直接检测它们本身非常困难。但本次研究通过将星系的引力透镜效应与ALMA望远镜的高分辨率相结合，首次成功地进行了检测。这项研究对验证暗物质理论，以及解明其本质，迈出了重要的一步。

责任编辑：甘林

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图源：网络

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