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【天文新知】暗物質分布圖揭曉 挑戰相對論

迄今最大規模暗物質分布圖。(Jeffrey/Dark Energy Survey Collaboration)
迄今最大規模暗物質分布圖。(Jeffrey/Dark Energy Survey Collaboration)

編譯/笛睿
暗能量調查(Dark Energy Survey)研究組最近和倫敦大學學院(UCL)合作推出了有史以來最大規模的一份暗物質分布圖。從圖上看到暗物質的分布與愛因斯坦相對論推測的分布模型有偏差,引起同行關注。

科學家認為暗物質占宇宙總物質量的80%,可是不知道它們到底是什麼,只知道它們不和光線互動,現在的技術無法直接觀測到它們的存在。

但是,根據物質會彎曲時空的理論,天文學家能夠從來自遙遠星系的光線判斷暗物質的分布。也就是說,如果抵達地球的光線出現折射,意味著,這是光源與地球之間存在的物質造成的。暗物質既然也是一種物質,因此,造成這些光線折射的因素中也含有暗物質。

基於這樣的理論,這個研究組利用人工智慧系統,分析了來自1億個星系的光線,繪製出這份暗物質分布圖,覆蓋了南半球1/4天空的範圍。倫敦大學學院公布了這項成果。該研究將發表於《皇家天文學會月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

研究者之一倫敦大學學院的傑弗里(Niall Jeffrey)說:「這張暗物質分布圖上看到的暗物質分布形態,和可見物質分布圖的形態類似,都呈現一種網狀結構,都有一些很大的較空曠的區域,把一塊一塊物質密集的區域分割開來。」

天文學家對這些結構很感興趣,因為他們估計這些暗物質密集區域之內引力的行為可能有些不一樣。這份分布圖提供了暗物質研究的一個新起點。

現在最主流的宇宙模型認為,宇宙從一個大爆炸開始,按照愛因斯坦理解的引力的作用下,不斷膨脹擴展,形成宇宙網狀的分布,即密集的物質團和中間的一些空曠的區域間隔的形態。

這份暗物質分布圖,總體上和愛因斯坦理論推測的模型是一致的,但是研究者注意到有些偏差。傑弗里形容說,「從暗物質圖看起來,宇宙內物質分布比標準模型預測的更加均勻一些」。

「看起來只是細微的差別,但是如果的確存在這些差別,這意味著現代物理學的支柱之一——愛因斯坦的相對論有錯誤。」傑弗里說。

這份研究的合作者拉哈夫(Ofer Lahav)說:「有的人可能會想到是不是愛因斯坦的理論有錯誤。我的看法是,這樣說不夠嚴謹,只能說一定存在某種原因導致這點細微的差異。我們既要按照傳統理論深入研究,也要打開思路,迎接任何可能打破傳統物理學的新認知。」 ◇