错误的？暗物质研究挑战科学家的宇宙模型

简介：意大利天文学家利用引力透镜观察星系群阵列，以寻找暗物质的踪迹。他们观测到星系中的暗物质团，但密度超过目前理论临界值的十倍，这将挑战现有的宇宙模型。

几十年前，天文学家意识到他们遇到了一个问题：他们无法在宇宙中找到足够的物质来解释恒星和星系之间的所有空间。

缺失的质量提出了一个问题：是什么通过重力将所有这些物体聚集在一起？

这种缺失的质量被称为暗物质，理论上它构成了宇宙的大部分。正常物质，我们能找到的东西，只占更大宇宙的百分之五，所以理论是这样的。但暗物质自被发现以来，一直没有被直接观测到，因为它是黑暗的。

现在，一组天文学家使用一种称为引力透镜的技术观察到星系团内冷暗物质的小规模分布。他们的发现可能会彻底改变当前的宇宙数值模型。

周四发表在杂志上的一项研究详细介绍了这些发现。

天文学家通过引力透镜观测大质量星系团中难以捉摸的暗物质。Meneghetti等人。

Albologna天体物理和空间科学天文台的研究员、这项新研究的主要作者MassimoMeneghetti试图测试星系团的标准模型，并将其与真实宇宙中发生的情况进行比较。比较。

“我们试图了解我们假设的标准模型，看看我们是否能找到模型预测的质量函数和分布之间的匹配，”Meneghetti说。

为此，研究人员使用引力透镜绘制了总共11个星系团中的物质分布图。

暗物质无法直接观察到。因此，为了探索它的特性，天文学家必须发挥创造力。引力透镜使用来自宇宙中遥远光源的光作为透镜，并且由于光源和它所指向的物体之间的物质分布，光线变得扭曲。

“你可以利用这种效应来追溯你看不到的物质，”Menegetti说。

该研究测量了暗物质子晕，或构成大暗物质晕的较小暗物质团块。这些光晕形成了恒星被限制在其中的包层。

使用引力透镜，该团队惊讶地发现了几种他们无法在宇宙数值模型中模拟的暗物质的强烈影响。透镜效应表明，星系团内的物质分布比模型预测的更集中。

“这不是这些子晕的数量或质量的问题，而是它们的集中程度，”Menegetti说。“他们超过了这个密度阈值10倍。”

结果可能意味着这些模型要么没有考虑到一些与恒星形成相关的未知物理特性，要么没有考虑到普通物质和暗物质如何相互作用。但另一种情况是暗物质的性质尚未完全了解。

“从这个结果我们知道，我们目前的理论模型无法再现真实的宇宙，”梅内盖蒂说。“要解决这个难题，我们确实需要探索一些以前从未考虑过的选项。”

研究团队正计划从星系团中收集更多数据，以进一步研究他们的结果，并找出为什么它与当前的模拟不匹配。

摘要：冷暗物质（CDM）构成了宇宙中的大部分物质。已经使用宇宙学模拟从理论上研究了密集宇宙环境（例如星系团）中暗物质和亮物质之间的相互作用。引力透镜的观测被用来表征子结构的特性——暗物质在星团中的小规模分布。我们推导出一个指标，即暗物质子结构产生强透镜事件的概率，并针对11个星系团进行计算。观察到的簇子结构是比CDM模拟预测的更有效的透镜，高出一个数量级以上。我们认为模拟的系统性问题或对暗物质属性的错误假设可以解释我们的结果。

相关知识

在宇宙学中，暗物质（英文：DarkMatter）是指不与电磁力发生相互作用，即不吸收、反射或发射光的物质。目前人们只能通过引力的作用来认识，已经发现宇宙中存在着大量的暗物质。[2]

现代天文学通过引力透镜、宇宙大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论探测暗物质。根据ΛCDM模型，从普朗克卫星探测到的数据得出：在整个宇宙的构成中，常规物质（即重子物质）占4.9%，而暗物质占26.8%、68.3%是暗能量（质能等价格）。[3][4][5]暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不一致（inconsistency），对结构的形成也非常关键。暗物质很可能由粒子物理学标准模型之外的一个（或多个）新粒子组成。暗物质（和暗能量）的研究是现代宇宙学和粒子物理学的重要课题。

2015年11月，NASA喷气推进实验室科学家GaryPrézeau利用ΛCDM模型模拟银河系暗物质在地球和木星等行星上空的流动，发现这会使暗物质流动（地球:{displaystyle10^{7}}10^{7}次,Jupiter:{displaystyle10^{8}}10^{8}次),并呈现头发状向外辐射分布结构[6][7].

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