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暗物质 三维立体图
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据报道,天文学家们首次绘制出暗物质的三维立体图,以揭示这些神秘物质在宇宙的分布情况。这张数字地图不仅能够显示暗物质随空间的演变图,还能够显示它们时间位置。暗物质一直以来是科学界内最大的谜团之一,它是看不见的,却占据了宇宙大部分质量。而地图中的“亮物质”就像是黑夜中闪闪发光的宝石。
早在上个世纪30年代,天文学家们在进行观测时就发现了宇宙中的许多奇怪现象,关于一些质量较小的星系为什么不会破裂的说法也众说纷纭,大多数科学家认为,这些星系含有大量的暗物质,而这些暗物质的重力将星系聚合在一起。随着进一步观测和分析,科学家们发现在整个宇宙中,只有大约六分之一的物质是可见的,其余的则全部都是暗物质。
其实在去年,科学家就公布了暗物质存在的一些有力证据,但是引起了天文届内激烈的争辩。一些科学家们认为可以通过对暗物质因重力而发生扭曲的光线的分析,判断出暗物质在宇宙中的位置和分布情况。美国加利福尼亚理工学院教授、该地图绘制小组成员理查德-马赛对该原理作出解释,“从较远星系发出的光线在宇宙中并不会直线传播,由于宇宙本身是扭曲和弯曲的,所以光线在传播时也会随之发生扭曲变形。”
重力透镜效应
这种间接观测暗物质的方法,称之为“重力透镜效应(gravitational lensing)”,马赛称,这就好比使用放大镜视图。他解释,“首先你注意到观测的图像被放大了,而且还会发现放大镜边缘显示的图像发生轻微扭曲。因此你可以通过分析这些变形,判断出放大镜的属性。”
于是天文学家们运用类似的原理,使用特殊的观测工具来记录宇宙中一些扭曲的光线,推断暗物质“透镜”的性质,包括其在宇宙中的质量和位置,从而绘制暗物质的三维立体图。
哈勃太空望远镜(HST)在其执行的观测中,采集了五十多万个星系的数据,最终绘制了相当于九个满月大的一片天空的扭曲图像。此结论发表于美国西雅图举行的第209届美国天文学会和《自然》杂志上。
暗物质的时间和空间图
此三维立体图还显示了暗物质结构随时间的演变。科学家根据观察到的星系离我们的距离远近,将它们划分成三组或层。在研究中,星系离地球的距离是通过其光线的“红移”来确定的。随着宇宙不断膨胀、恒星和星系继续离我们而去,星系发出光的波长就越长,光线就越红。由于时空与宇宙紧密相关,当天体红移越大时,宇宙就越小越年轻。
科学家观测,来自距地球最远一组星系发出的光线来自宇宙只有65亿年岁的时候,大约是宇宙预测现在年岁150亿年的一半。这种古老的光得比距离我们最近的一组星系发出的光走得更远,穿越更多的暗物质。
此三维立体图揭示了宇宙随时间的演变,即宇宙从早期到现在的过程和暗物质越来越成块、越来越不纤细的过程。这些都符合当前关于宇宙变迁的众多观点和理论。并有望帮助科学家解释宇宙的一大难题:暗物质是什么?
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