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錯了？這項暗物質的研究，挑戰了科學家的宇宙模型

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2022年2月19日 -
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暗物質研究挑戰者的宇宙模型
對於宇宙學，它可能又回到了繪圖板上。 
簡介：意大利天文學家使用引力透鏡對數組星系群進行觀測，以尋找暗物質的蹤影，在星系中他們觀測到了暗物質團，但密度超過目前理論臨界值的十倍，這將挑戰現有的宇宙模型。 
幾十年前，天文學家意識到他們遇到了一個問題：他們在宇宙中找不到足夠的物質來解釋恒星和星系之間的所有空間。 
失蹤的質量提出了一個問題：是什麼通過引力將所有這些天體結合在一起？
這種缺失的質量被稱為暗物質，理論上它構成了宇宙的大部分。 正常物質，我們能找到的東西，只占更大宇宙的百分之五左右，所以這個理論是這樣的。 但自從它被發現以來，暗物質從未被直接觀察到，因為它是暗的。 
現在，使用一種稱為引力透鏡的技術，一組天文學家觀察了星系團內冷暗物質的小尺度分布。 他們的發現可以完全改變當前的宇宙數字模型。 
周四發表在《科學》雜志上的一項研究詳細介紹了這些發現。 
天文學家通過引力透鏡觀察大質量星系團中難以捉摸的暗物質。 Meneghetti 等。 
阿爾博洛尼亞天體物理和空間科學天文台的研究員、這項新研究的主要作者馬西莫·梅內蓋蒂 (Massimo Meneghetti) 試圖測試星系團的標准模型，並將其與真實宇宙中發生的情況進行比較。 
“我們試圖了解我們假設的標准模型，看看我們是否能夠找到模型預測的質量函數和分布之間的匹配，”Meneghetti 說道。 
為此，研究人員使用引力透鏡繪制了總共 11 個星系團中的物質分布圖。 
暗物質不能直接觀察。 因此，為了探測它的特性，天文學家必須發揮創造力。 引力透鏡使用宇宙中遙遠的光源發出的光作為透鏡，由於光源和它所朝向的物體之間的物質分布，光變得扭曲。 
“你可以使用這種效應來追溯你沒有看到的物質，”梅內蓋蒂說。 
該研究測量了暗物質亞暈，或構成大暗物質暈的較小暗物質團塊。 這些光暈形成了恒星被限制在其中的信封。 
使用引力透鏡，研究小組驚訝地發現暗物質的幾種強烈影響，他們無法在宇宙的數值模型中模擬。 透鏡效應表明，星系團內的物質分布比模型預測的要高度集中。 
“這不是這些亞暈的數量或質量的問題，而是它們的集中程度的問題，”梅內蓋蒂說。 “他們超過了這個密度臨界值的 10 倍。 ”
結果可能意味著這些模型要麼沒有考慮與恒星形成相關的一些未知物理特性，要麼沒有考慮普通物質和暗物質如何相互作用。 但另一種選擇是暗物質的本質尚未完全理解。 
“我們從這個結果中了解到，我們目前的理論模型無法重現真實的宇宙。 ”梅內蓋蒂說。 “為了解決這個難題，我們真的需要探索一些以前從未考慮過的選擇。 ”
研究小組正計劃從星系團收集更多數據，以進一步研究他們的結果，並找出為什麼它與當前的模擬不符。 
摘要：冷暗物質 (CDM) 構成了宇宙中的大部分物質。 使用宇宙學模擬從理論上研究了稠密宇宙環境（例如星系團）中暗物質和亮物質之間的相互作用。 引力透鏡的觀測被用來表示征子結構的特性——暗物質的小尺度分布——在集群中。 我們推導出一個度量，即暗物質子結構產生的強透鏡事件的概率，並為 11 個星系團計算它。 觀察到的簇子結構是比 CDM 模擬預測的更有效的透鏡，超過一個數量級。 我們認為模擬的系統問題或對暗物質特性的錯誤假設可以解釋我們的結果。 
相關知識
在宇宙學中，暗物質（英語：Dark Matter）是指不與電磁力產生作用的物質，也就是不會吸收、反射或發出光。 人們目前只能透過重力產生的效應得知，而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。 
現代天文學經由引力透鏡、宇宙中大尺度結構的形成、微波背景輻射等方法和理論來探測暗物質。 而根據ΛCDM模型，由普朗克衛星探測的數據得到：整個宇宙的構成中，常規物質（即重子物質）占4.9%，而暗物質則占26.8%，還有68.3%是暗能量（質能等價）。 暗物質的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性（inconsistency），對結構形成也非常關鍵。 暗物質很有可能是一種（或幾種）粒子物理標准模型以外的新粒子所構成。 對暗物質（和暗能量）的研究是現代宇宙學和粒子物理的重要課題。 
2015年11月，NASA噴射推進實驗室的科學家蓋瑞‧普裏茲奧（Gary Prézeau）以ΛCDM模型模擬銀河系內暗物質流過地球與木星等行星的情形，發現這會使該暗物質流的密度明顯上升（地球： {displaystyle 10^{7}} 10^{7}倍、木星： {displaystyle 10^{8}} 10^{8}倍），並呈現毛發狀的向外輻射分布結構。 
BY: inverse
FY: 宇宙天文
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暗物質研究挑戰者的宇宙模型

對於宇宙學，它可能又回到了繪圖板上。

簡介：意大利天文學家使用引力透鏡對數組星系群進行觀測，以尋找暗物質的蹤影，在星系中他們觀測到了暗物質團，但密度超過目前理論臨界值的十倍，這將挑戰現有的宇宙模型。

幾十年前，天文學家意識到他們遇到了一個問題：他們在宇宙中找不到足夠的物質來解釋恒星和星系之間的所有空間。

失蹤的質量提出了一個問題：是什麼通過引力將所有這些天體結合在一起？

這種缺失的質量被稱為暗物質，理論上它構成了宇宙的大部分。
正常物質，我們能找到的東西，只占更大宇宙的百分之五左右，所以這個理論是這樣的。
但自從它被發現以來，暗物質從未被直接觀察到，因為它是暗的。

現在，使用一種稱為引力透鏡的技術，一組天文學家觀察了星系團內冷暗物質的小尺度分布。
他們的發現可以完全改變當前的宇宙數字模型。

周四發表在《科學》雜志上的一項研究詳細介紹了這些發現。

天文學家通過引力透鏡觀察大質量星系團中難以捉摸的暗物質。Meneghetti 等。

阿爾博洛尼亞天體物理和空間科學天文台的研究員、這項新研究的主要作者馬西莫·梅內蓋蒂 (Massimo Meneghetti) 試圖測試星系團的標准模型，並將其與真實宇宙中發生的情況進行比較。

“我們試圖了解我們假設的標准模型，看看我們是否能夠找到模型預測的質量函數和分布之間的匹配，”Meneghetti 說道。

為此，研究人員使用引力透鏡繪制了總共 11 個星系團中的物質分布圖。

暗物質不能直接觀察。因此，為了探測它的特性，天文學家必須發揮創造力。引力透鏡使用宇宙中遙遠的光源發出的光作為透鏡，由於光源和它所朝向的物體之間的物質分布，光變得扭曲。

“你可以使用這種效應來追溯你沒有看到的物質，”梅內蓋蒂說。

該研究測量了暗物質亞暈，或構成大暗物質暈的較小暗物質團塊。這些光暈形成了恒星被限制在其中的信封。

使用引力透鏡，研究小組驚訝地發現暗物質的幾種強烈影響，他們無法在宇宙的數值模型中模擬。透鏡效應表明，星系團內的物質分布比模型預測的要高度集中。

“這不是這些亞暈的數量或質量的問題，而是它們的集中程度的問題，”梅內蓋蒂說。
“他們超過了這個密度臨界值的 10 倍。”

結果可能意味著這些模型要麼沒有考慮與恒星形成相關的一些未知物理特性，要麼沒有考慮普通物質和暗物質如何相互作用。但另一種選擇是暗物質的本質尚未完全理解。

“我們從這個結果中了解到，我們目前的理論模型無法重現真實的宇宙。”梅內蓋蒂說。
“為了解決這個難題，我們真的需要探索一些以前從未考慮過的選擇。”

研究小組正計劃從星系團收集更多數據，以進一步研究他們的結果，並找出為什麼它與當前的模擬不符。

摘要：冷暗物質 (CDM) 構成了宇宙中的大部分物質。使用宇宙學模擬從理論上研究了稠密宇宙環境（例如星系團）中暗物質和亮物質之間的相互作用。引力透鏡的觀測被用來表示征子結構的特性——暗物質的小尺度分布——在集群中。我們推導出一個度量，即暗物質子結構產生的強透鏡事件的概率，並為 11 個星系團計算它。觀察到的簇子結構是比 CDM 模擬預測的更有效的透鏡，超過一個數量級。我們認為模擬的系統問題或對暗物質特性的錯誤假設可以解釋我們的結果。

相關知識

在宇宙學中，暗物質（英語：Dark Matter）是指不與電磁力產生作用的物質，也就是不會吸收、反射或發出光。人們目前只能透過重力產生的效應得知，而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。<2>

現代天文學經由引力透鏡、宇宙中大尺度結構的形成、微波背景輻射等方法和理論來探測暗物質。而根據ΛCDM模型，由普朗克衛星探測的數據得到：整個宇宙的構成中，常規物質（即重子物質）占4.9%，而暗物質則占26.8%，還有68.3%是暗能量（質能等價）。<3><4><5>暗物質的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性（inconsistency），對結構形成也非常關鍵。暗物質很有可能是一種（或幾種）粒子物理標准模型以外的新粒子所構成。對暗物質（和暗能量）的研究是現代宇宙學和粒子物理的重要課題。

2015年11月，NASA噴射推進實驗室的科學家蓋瑞‧普裏茲奧（Gary Prézeau）以ΛCDM模型模擬銀河系內暗物質流過地球與木星等行星的情形，發現這會使該暗物質流的密度明顯上升（地球： {displaystyle 10^{7}} 10^{7}倍、木星： {displaystyle 10^{8}} 10^{8}倍），並呈現毛發狀的向外輻射分布結構<6><7>。

BY: inverse

FY: 宇宙天文

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