国际合作团队首次获得宇宙中暗晕内部结构清晰图像

金兴锦盈 2020-09-03 11:36:26

9月3日,来自中国科学院国家天文台的消息称,备受关注的暗物质研究获得一项重要理论突破——天文学家在当前标准宇宙学模型下,首次获得宇宙中从最小的类似地球质量大小到具有最大质量的超级星系团(跨越20个数量级)的暗物质晕(暗晕)内部结构的清晰图像。这一重大天文成果由中科院国家天文台王杰研究员领衔、中德英美等天文学家组成的国际合作团队共同完成,成果论文已在北京时间9月2日深夜出版的国际著名学术期刊《自然》上发表。

来自中国、德国、英国和美国的国际研究团队耗时5年,开发、测试模拟程序,并运行了一系列超级放大宇宙模拟,质量放大倍数跨越30个数量级(1后面30个0),也即一百万亿亿亿倍。

这些新获得的对小质量暗晕内部结构的认识,将让天文学家可以利用各种工具去探测它们,比如引力透镜,动力学和伽马辐射暴的监测。

▲超级放大宇宙模拟里暗物质密度分布示意图:图中展示的是其中的两次放大过程。背景图片里宇宙网格里的节点则是质量为太阳质量的星系团,而左下角里第二张放大的图里最小的结构体则为太阳质量的地球大小的暗晕,其质量跨越20个等级。

根据目前的一些理论推测,大量的暗物质粒子会在致密的暗晕中心相互碰撞,从而湮灭产生伽马辐射爆。“我们的结果预测很大一部分辐射来自于那些因为太小而不能形成恒星的超微暗晕。”来自德国马普天体物理所的合作者西蒙·怀特教授说到,“未来的伽玛射线观测极可能捕捉到这些辐射信号, 从而让我们一窥这些宇宙中的‘超级小矮人’的‘真容’。这将帮助我们验证关于暗物质本质的假设——可能暗物质可能并不是我们想象的‘完全’是黑暗的。”

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金兴锦盈

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