早期宇宙的星系浓度不符合理论预测。

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暗物质在引力作用下扭曲了宇宙微波背景辐射。名古屋大学

近日,日本天文学家利用引力透镜观测了宇宙诞生15亿年后的宇宙暗物质分布。

暗物质既不发光也不吸收光,在光面前是完全透明的。但它可以通过引力使光线弯曲。光被扭曲的程度和程度反映了暗物质在空间中的分布情况。引力透镜可以帮助天文学家看到遥远的天体,并通过这些扭曲的图像,了解充当透镜的前景物体附近存在多少不可见的暗物质。

但如果要观察宇宙诞生15亿年后的宇宙暗物质分布,将面临缺乏背景天体的挑战。因为这个时代的时空离我们很远。

名古屋大学的科学家想出了一个办法。他们使用“大爆炸的余晖”——宇宙微波背景辐射——作为背景参考。

他们首先使用斯巴鲁超级极端相机天空调查项目提供的数据识别了大约150万个暗淡和遥远的星系。然后观察它们如何偏转普朗克卫星微波背景辐射中的光子。通过这种方式,他们根据测量数据制作了第一张早期宇宙暗物质分布(数据)图。

这张暗物质分布图(数据)或能为解开宇宙本质之谜提供线索。

目前的标准宇宙学模型认为,在大尺度上,宇宙在暗能量的驱动下膨胀,宇宙中的星系相互远离;但在相对较小的尺度上,物质和暗物质产生的引力将星系拉到一起。同样根据这一理论,在宇宙形成初期,宇宙微波背景涨落的尺度与星系团的尺度直接相关,可以反映宇宙早期星系的聚集程度。

名古屋大学的观测结果表明,早期宇宙的星系浓度与标准宇宙学模型的预测不一致——实际观测到的星系浓度略低于理论预测。

这项研究的不确定性还没有被排除,现在下肯定的结论还为时过早。星系的浓度可能被错误地低估了。但如果得到证实,要么说明我们的理论有问题;要么说明我们的理论有问题。或者说,在宇宙形成初期,也就是120亿多年前,宇宙中的物理定律可能与今天不同。将其与宇宙加速膨胀等奇怪趋势结合起来,天文学家或许能够发现一些东西。

普朗克卫星收集到的宇宙微波背景辐射。ESA

参考
首次识别由150万个星系在z~4处产生的CMB透镜信号:高红移时物质密度波动的约束
https://journals.aps.org/prl/摘要/10.1103/PhysRevLett.129.061301