科學家:用新方法可「看見」暗物質光環

2020-12-05 寰宇財訊

圖片宇宙及暗物質光環假想圖。(ShutterStock)

科學界現在普遍認同宇宙中有一類總稱為「暗物質」的物質，佔構成宇宙總物質量的高達85%左右，可是長期苦於探測不到任何具體的粒子。一份研究提出一種新方法，稱可以「看到」圍繞在各個星系周圍的暗物質光環。

這份研究的負責人澳大利亞斯威本理工大學（Swinburne University of Technology）的古裡（Pol Gurri）解釋說：「就像通過觀察一面旗子探知風力的方法。你看不到風，但是旗子的飄動告訴了你風力、風向等信息。」

科學家認為宇宙高達85%的物質都是人眼看不見、現在的儀器也探測不到的「暗物質」。不僅如此，科學家所歸類的「可見」物質，比如構成恆星、行星、地球上的生命的這些物質，它們和光有著各式各樣的互動，可是暗物質也不和光互動。這讓暗物質的探索難上加難。

這份近期發表在《王家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上的研究稱提出一種觀測方法，比以前的探測方法精確度高出十倍。

研究稱，這種探測方法的關鍵在於從暗物質在宇宙中產生的引力效應入手。合作研究員泰勒（Edward Taylor）說：「暗物質將扭曲任何位於它後面的圖像。這就像透過玻璃杯的底部看下面的報紙一樣。」

科學家將這種效果稱為「微引力透鏡」現象，很多同行已認可這是觀測宇宙暗物質的一種較為有效的方式。

現在，斯威本理工大學的研究團隊使用澳洲國立大學的2.3米望遠鏡，觀測星系在微引力透鏡效果下的旋轉，與其它方式所認知的星系的真實的旋轉速度做對比，從而推測暗物質的特性。

「因為我們知道星系內恆星和氣體的運動方式，所以我們大概地知道星系看起來應該是什麼樣子。」古裡說：「通過了解星系圖像扭曲的程度，我們由此推測需要多少暗物質才能解釋我們看到的失真度。」

這份研究特別提到，這種通過星系運動速率判斷微引力透鏡效果的方式，比傳統的僅通過星系形狀的變化探測的方法，精確度可高出十倍。

新一代望遠鏡，如美國宇航局（NASA）的羅曼空間天文臺（Nancy Grace Roman Space Telescope，今年剛從「大視場紅外巡天望遠鏡」更名而來），和歐洲太空局（ESA）的歐幾裡得（Euclid）太空望遠鏡都將聚焦微引力透鏡對天體產生的形變效果。

泰勒說：「我們的研究展示，只要稍微改變思考的角度，即使用上世紀80年代建造的相對小型的望遠鏡，一樣對世界天文學研究做出了可觀的貢獻。」◇（DJY)

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