宇宙裡最小的暗物質暈長什麼樣?放大一百萬億億億倍看看

2020-12-04 東方網

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp宇宙是由什麼構成的？千百年來科學家一直在尋找答案。根據現代宇宙學模型，宇宙中約85%的物質成分是暗物質，它的物質屬性和組成恆星、行星以及我們人類世界的普通物質截然不同。暗物質受引力塌縮，形成的結構體被稱為暗暈。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp最大質量的暗暈是包含了由數百個亮星系組成的巨型星系團，其質量約是百萬億倍的太陽，它們的屬性已經廣泛地被天文學家研究。而那些小質量的暗暈，因為在整個宇宙演化歷史裡一直保持「黑暗」，數量極多，人類卻對其知之甚少。根據暗物質屬性模型推測，宇宙中最小的暗暈質量可能和地球相當。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp小質量暗暈和大質量暗暈有何區別？為了揭開這一奧秘，來自中國、英國、德國和美國的國際研究團隊耗時5年，開發、測試模擬程序，並運行了一系列放大宇宙的超級模擬，質量放大倍數跨越30個數量級，也即一百萬億億億倍。這就意味著要對宇宙中一個典型區域裡的這些小暗暈進行模擬，需要利用八個放大鏡去接力放大，而放大程度相當於在一張月球表面的圖片上尋找一隻跳蚤。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp北京時間2020年9月3日，國際科學期刊《自然》發布了國家天文臺王傑研究員領銜的國際研究團隊的研究成果。令研究人員驚嘆的是，通過模擬，他們發現所有質量的暗暈竟然具有極為相似的內部結構——中心緻密，往外逐漸稀疏，且大量的更小的暗物質團塊在暗暈相對較外的空間環繞。換個角度來說，如果不知道比例尺，在圖像上，我們幾乎很難區分一個巨大的星系團暗暈和一個只有地球質量大小的超微暗暈。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp暗物質是現代物理學中最難以捉摸的謎團之一。此次發現小質量暗暈的內部結構，預示著我們有可能利用未來的伽馬射線望遠鏡間接觀測到這些暗物質暈，這對我們「看到」暗物質，以及探索暗物質的本質提供了一個新的方向，也許，暗物質可能沒有想像的那麼「黑暗」。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp本文及科普視頻基於最新科學研究進展製作，論文：Wang, J., Bose, S., Frenk, C.S. et al. Universal structure of dark matter haloes over a mass range of 20 orders of magnitude. Nature 585, 39–42 (2020).

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp科學審核：王傑

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp策劃監製：萬昊宜宋雅娟

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp腳本：宋雅娟

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp製作：肖春芳

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp[ 責編：趙宇豪 ]

相關焦點

  • 宇宙裡最小的暗物質暈長什麼樣？放大一百萬億億億倍看看
    宇宙是由什麼構成的？千百年來科學家一直在尋找答案。根據現代宇宙學模型，宇宙中約85%的物質成分是暗物質，它的物質屬性和組成恆星、行星以及我們人類世界的普通物質截然不同。暗物質受引力塌縮，形成的結構體被稱為暗暈。
  • 放大一百萬億億億倍去看宇宙最小的暗物質暈
    延展閱讀 宇宙是由什麼構成的？千百年來科學家一直在尋找答案。根據現代宇宙學模型，宇宙中約85%的物質成分是暗物質，它的物質屬性和組成恆星、行星以及我們人類世界的普通物質截然不同。
  • 放大一百萬億億億倍！天文學家首獲全尺度暗物質暈內部結構
    據央視新聞客戶端消息，經過多年研究攻關，來自中、德等國的研究團隊利用超級計算機，採用全新的多重放大模擬技術，首次獲得了宇宙中全尺度暗物質暈內部結構的清晰圖像。這一成果昨天（2日）在國際學術期刊《自然》發表。按照當前標準宇宙學模型，宇宙中約85%的物質成分是暗物質，其物質屬性和普通物質截然不同。這些暗物質受引力塌縮，形成的結構體則被稱為「暗暈」。
  • Hey，你見過暗物質暈嗎？
    （喻京川繪製）宇宙中約85%的物質成分是暗物質，它們的物質屬性和組成跟人類世界的普通物質截然不同。這些暗物質受引力塌縮，形成的結構體則被稱為暗物質暈（簡稱暗暈）。他們利用中國和歐洲的超級計算機，採用一項全新的多重放大模擬技術，在當前標準宇宙學模型下，首次獲得了宇宙中從最小的類似地球質量大小到具有最大質量的超級星系團（跨越20個數量級）的暗暈內部結構的清晰圖像。宇宙中最大質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團，其質量大約是太陽的百萬億倍，它們的屬性已經被天文學家廣泛研究了。
  • 見過「暗暈」嗎？宇宙「超級小矮人」現身
    作者 | 丁佳宇宙中約85%的物質成分是暗物質，其物質屬性和組成與人類世界的普通物質截然不同。這些暗物質受引力塌縮，形成的結構體則被稱為暗物質暈（簡稱暗暈）。他們利用中國和歐洲的超級計算機，採用全新的多重放大模擬技術，在當前標準宇宙學模型下，首次獲得了宇宙中從最小的類似地球質量大小到具有最大質量的超級星系團（跨越20個數量級）的暗暈內部結構清晰圖像。宇宙中最大質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團，其質量大約是太陽的百萬億倍，它們的屬性被天文學家廣泛研究。
  • 你見過暗物質暈嗎
    他們利用超級計算機，採用一項全新多重放大模擬技術，在當前標準宇宙學模型下，首次獲得宇宙中從最小的類似地球質量大小，到具有最大質量超級星系團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，其物質屬性與組成恆星、行星以及人類世界的普通物質截然不同。這些暗物質受引力塌縮形成的結構體，被稱為暗暈。普通物質的氣體通過冷卻、聚集於暗暈中心，從而形成璀璨的恆星、星系以及整個光明的世界。
  • 聽說過暗物質，知道暗暈啥樣嗎？
    提起暗物質很多人並不陌生，不過，你知道暗物質暈長啥樣嗎？北京時間2020年9月3日凌晨，國際科學期刊《自然》發布了國家天文臺王傑研究員領銜的國際研究團隊的一項重要理論發現。而普通物質的氣體通過冷卻、聚集於暗暈中心，從而形成璀璨的恆星，星系以及整個光明的世界。宇宙中最大質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團，其質量大約是太陽的百萬億倍，它們的屬性已經廣泛的被天文學家研究了。因為恆星和星系只能在比太陽重百萬倍的暗暈裡形成，對於那些比這一質量小的暗暈，它們在整個宇宙演化歷史裡一直保持「黑暗」。它們數量極多，人類卻對其知之甚少。
  • 天文學家首獲全尺度暗物質暈內部結構
    經過多年研究攻關，來自中、德等國的研究團隊利用超級計算機，採用全新的多重放大模擬技術，首次獲得了宇宙中全尺度暗物質暈內部結構的清晰圖像。這一成果昨天（9月2日）在國際學術期刊《自然》發表。按照當前標準宇宙學模型，宇宙中約85%的物質成分是暗物質，其物質屬性和普通物質截然不同。這些暗物質受引力塌縮，形成的結構體則被稱為「暗暈」。根據模型推測，宇宙中最小的暗暈質量可能和地球相當。
  • 暗物質秘密被揭開!科學家公布暗物質暈內部結構!
    可以說，暗物質才是我們宇宙的主要組成部分，與之相反，我們的可見物質則要稀少得多。暗物質的作用首先暗物質的作用之一便是維持星系的穩定性！如同上文所言，星系中存在大量暗物質，根據科學家的推算，一般而言，星系中暗物質的質量大約是可見物質的5倍以上，正是由於如此多的暗物質，才出現了一個個穩定的星系。
  • 八次接力超級放大，如同月面上找只跳蚤！中外天文學家攜手全尺度解析暗物質暈內部結構
    而普通物質的氣體通過冷卻、聚集於暗暈中心，從而形成璀璨的恆星、星系，以及整個光明的世界。宇宙中最大質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團，其質量大約是太陽的百萬億倍，它們的屬性已經廣泛的被天文學家研究了。由於恆星和星系只能在比太陽重百萬倍的暗暈裡形成，對於那些比這一質量小的暗暈，它們在整個宇宙演化歷史裡一直保持「黑暗」。它們數量極多，人類卻對其知之甚少。
  • 從地球質量大小到超級星系團質量大小 科學家全尺度模擬暗物質暈...
    研究認為，宇宙中物質成分的約85%是暗物質。這些暗物質在引力作用下塌縮成團，被稱為暗暈。暗物質雖然無法被觀測到，但暗暈卻是孕育光明世界的「搖籃」——普通物質的氣體通過冷卻、聚集於暗暈中心，從而形成璀璨的恆星，星系以及整個我們所能觀測到的光明的世界。　　宇宙中最大質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團，其質量大約是太陽的百萬億倍；最小的暗暈質量可能和地球相當。
  • 宇宙全尺度暗暈什麼樣
    ：科學家們利用中國和歐洲的超級計算機，採用一項全新的多重放大模擬技術，在當前標準宇宙學模型下，首次模擬出從最小的類似地球質量大小，到具有最大質量的超級星系團的暗暈內部結構的清晰圖像，跨越了20個數量級。
  • 中國科學院國家天文臺研究人員首次獲得宇宙中全尺度暗物質暈內部結構清晰圖像
    背景圖片裡宇宙網格裡的節點則是質量為太陽質量的星系團，而左下角裡第二張放大的圖裡最小的結構體則為太陽質量的地球大小的暗暈，其質量跨越20個等級。他們利用中國和歐洲的超級計算機，採用一項全新的多重放大模擬技術，在當前標準宇宙學模型下，首次獲得了宇宙中從最小的類似地球質量大小到具有最大質量的超級星系團（跨越20個數量級）的暗暈內部結構的清晰圖像。宇宙中約85%的物質成分是暗物質，其物質屬性和組成恆星、行星以及我們人類世界的普通物質截然不同。這些暗物質受引力塌縮，形成的結構體則被稱為暗暈。
  • 宇宙全尺度暗暈什麼樣
    研究認為，宇宙中物質成分的約85%是暗物質。這些暗物質在引力作用下塌縮成團，被稱為暗暈。暗物質雖然無法被觀測到，但暗暈卻是孕育光明世界的「搖籃」——普通物質的氣體通過冷卻、聚集於暗暈中心，從而形成璀璨的恆星，星系以及整個我們所能觀測到的光明的世界。宇宙中最大質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團，其質量大約是太陽的百萬億倍；最小的暗暈質量可能和地球相當。
  • 中科院領銜國際團隊「放大」宇宙,首次看到暗物質高清圖!
    【新智元導讀】暗物質究竟什麼樣？在最近發表在《自然》上的研究結果中，中科院國家天文臺的研究員王傑領銜的國際研究團隊，利用中國和歐洲的超級計算機，通過一種全新的技術，在當前標準宇宙學模型下，首度獲得了宇宙暗暈中全尺度暗物質暈內部結構的清晰圖像。 暗物質是宇宙中最神秘的物質，因為它看不見摸不著，但在最近發布在《自然》上的一篇研究中，科學家終於讓暗物質「顯形」了。
  • 中科院領銜國際團隊「放大」宇宙，首次看到暗物質高清圖
    【新智元導讀】暗物質究竟什麼樣？暗物質是宇宙中最神秘的物質，因為它看不見摸不著，但在最近發布在《自然》上的一篇研究中，科學家終於讓暗物質「顯形」了。 早在很久以前，天文學家就推測，宇宙中存在看不見的暗物質，它們為星系能聚在一起提供了引力，並圍繞在星系外圍，形成暗物質暈（簡稱暗暈）。
  • 宇宙全尺度暗物質暈有了清晰照片
    科技日報記者 陸成寬暗物質暈（以下簡稱暗暈）究竟長啥樣？（喻京川繪製）宇宙中約85%的物質成分是暗物質，其物質屬性與組成恆星、行星以及我們人類世界的普通物質截然不同。這些暗物質受引力影響而塌縮，形成的結構體被稱為暗暈。普通物質的氣體通過冷卻，聚集於暗暈中心，從而形成璀璨的恆星、星系以及整個光明的世界。宇宙中最大質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團，其質量大約是太陽的百萬億倍，它們的屬性已經被天文學家廣泛研究。
  • 小質量暗暈長啥樣？「拍」一張清晰圖像來看看
    也即一百萬億億億倍。圖二：超級放大宇宙模擬裡暗物質密度分布示意圖：利用多重放大技術，得以在20個數量級上，解析不同質量暗暈的內部結構。圖中展示的是其中的兩次放大過程。「在宇宙中一個典型區域進行的這一超級放大模擬，需要利用八個『放大鏡』接力去放大。其放大程度相當於在一張月球表面的圖片找到上面的一隻跳蚤。想想如何逐次去配置每一個新的『放大鏡』使新獲得的圖像和原來的一樣精確清晰就對我們模擬原初條件的精度和程序的精確度和可靠度提出了巨大的挑戰。這一挑戰是我們整個領域都從未遇到過的，也是我們從業以來所遇到的最艱難的一次。」
  • 宇宙全尺度暗暈什麼樣？從地球質量大小到超級星系團質量大小
    本報北京9月3日電（記者齊芳）3日凌晨出版的科學期刊《自然》發表了一項由我國科學家領銜的國際研究團隊理論發現：科學家們利用中國和歐洲的超級計算機，採用一項全新的多重放大模擬技術，在當前標準宇宙學模型下，首次模擬出從最小的類似地球質量大小，到具有最大質量的超級星系團的暗暈內部結構的清晰圖像，跨越了20個數量級。研究認為，宇宙中物質成分的約85%是暗物質。
  • 宇宙全尺度暗暈什麼樣 從地球質量大小到超級星系團質量大小
    研究認為，宇宙中物質成分的約85%是暗物質。這些暗物質在引力作用下塌縮成團，被稱為暗暈。暗物質雖然無法被觀測到，但暗暈卻是孕育光明世界的「搖籃」——普通物質的氣體通過冷卻、聚集於暗暈中心，從而形成璀璨的恆星，星系以及整個我們所能觀測到的光明的世界。 宇宙中最大質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團，其質量大約是太陽的百萬億倍；最小的暗暈質量可能和地球相當。