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宇宙全尺度暗暈什么模樣?8個(gè)“放大鏡”接力模擬出清晰圖像

2020-09-03 15:36:10

來源:新華網(wǎng)

  新華社北京9月3日電(記者董瑞豐)我國科學(xué)家領(lǐng)銜的一支國際研究團(tuán)隊(duì)采用一項(xiàng)全新的多重放大模擬技術(shù),在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型下,首次獲得了宇宙中全尺度暗暈內(nèi)部結(jié)構(gòu)的清晰圖像。研究成果2日由國際知名期刊《自然》在線發(fā)表。

  研究人員耗時(shí)5年,借助超級計(jì)算機(jī),獲得了從類似地球質(zhì)量大小到巨型星系團(tuán)大小的暗暈的清晰圖像,跨越20個(gè)數(shù)量級。

  論文第一作者兼共同通訊作者、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員王杰介紹,在宇宙中一個(gè)典型區(qū)域進(jìn)行這一超級放大模擬,需要利用8個(gè)“放大鏡”接力去放大,其放大程度相當(dāng)于在一張?jiān)虑虮砻娴膱D片上找到一只跳蚤。

  暗暈即暗物質(zhì)暈。根據(jù)科學(xué)家理論推演,宇宙中約85%的物質(zhì)成分是暗物質(zhì),其物質(zhì)屬性和組成恒星、行星以及我們?nèi)祟愂澜绲钠胀ㄎ镔|(zhì)截然不同。這些暗物質(zhì)受引力塌縮形成的結(jié)構(gòu)體被稱為暗暈。普通物質(zhì)的氣體冷卻、聚集于暗暈中心,從而形成璀璨的恒星和星系。

  宇宙中已知最大質(zhì)量的暗暈是包含數(shù)百個(gè)亮星系的巨型星系團(tuán),質(zhì)量大約是太陽的百萬億倍,它們的屬性已經(jīng)被天文學(xué)家廣泛研究。小質(zhì)量的暗暈則沒有那么幸運(yùn),它們雖然數(shù)量極多,但人類對其知之甚少。

  論文作者之一、中科院國家天文臺(tái)研究員高亮介紹,因?yàn)樾≠|(zhì)量暗暈在整個(gè)宇宙演化歷史里一直保持“黑暗”,科學(xué)家只能依賴超級計(jì)算機(jī)通過模擬宇宙的演化來研究這些超微暗暈。

  計(jì)算機(jī)模擬的超級“放大鏡”讓研究人員得以詳盡地研究不同尺度暗暈的形成、演化以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn),不同質(zhì)量的暗暈具有極為相似的內(nèi)部結(jié)構(gòu),即中心致密,往外逐漸稀疏。

  根據(jù)目前一些理論推測,大量暗物質(zhì)粒子會(huì)在致密的暗暈中心相互碰撞、湮滅并產(chǎn)生伽馬輻射暴。研究人員表示,未來的伽馬射線觀測極可能捕捉到來自超微暗暈的輻射信號,從而一窺這些宇宙中的“超級小矮人”的真容。這將幫助科學(xué)家驗(yàn)證關(guān)于暗物質(zhì)本質(zhì)的假設(shè)——暗物質(zhì)可能并不是“完全黑暗”。

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