
东京大学主导的国际研究团队利用先进的“昴”天文望远镜的超广角主焦点照相机(HSC),成功绘制了宇宙暗物质的三维空间分布图。这是迄今为止探测到的最深远的宇宙暗物质广域图像,揭示了过去宇宙的情况。
该研究团队通过观测大约一千万个星系所展现的引力透镜效应,精确测量了描述宇宙结构形成程度的物理参数。这些观测结果与欧洲空间局的宇宙背景辐射观测卫星Planck以及其他宇宙观测数据相结合,对暗能量的性质等提供了深入的见解。HSC的测量结果与邻近宇宙的暗能量调查(DES)以及欧洲Kilo-Degree Survey (KiDS)的引力透镜观测结果相吻合。这些引力透镜观测数据与Planck卫星的宇宙模型相比,似乎暗示宇宙结构的形成程度较低。这种差异究竟是由于统计误差还是当前标准宇宙模型的局限性,可以通过HSC观测数据进行探索解答。此次成果代表了利用HSC观测揭示暗物质和暗能量精密宇宙论的首个重要步骤。
暗物质由于其特性无法直接通过光线观测到。正如爱因斯坦相对论所述,宇宙的引力可以使遥远星系发出的光线发生扭曲,这种现象被称为引力透镜现象。这些光线在宇宙中经过了长达90亿年的旅程,最终到达“昴”望远镜。通过观察这些遥远宇宙的光,我们可以了解宇宙结构的形成,并接近揭示引起宇宙膨胀的暗能量的奥秘。目前,最简单的暗能量模型是宇宙常数,基于宇宙常数的宇宙模型与包括HSC结果在内的所有宇宙观测数据相符。
研究团队观察到的引力透镜效应虽然微弱,但足以测定星系形状。通过对数百万个星系形状的测定,可以重建宇宙物质(主要是暗物质)的三维分布图。通过对暗物质分布的详细分析,我们可以探究宇宙数十亿年来的演化过程。
