另一个突破性的发现 名古屋大学的六位诺贝尔奖获得者比以往任何时候都更深入地回顾太空。 与 东京大学 和 普林斯顿大学，研究人员揭示了他们如何利用大爆炸的辐射残留物观察到 12 亿年前星系周围暗物质的形成。
看到很久以前发生的事件可能具有挑战性。 由于光速有限，该团队在十亿年前的历史中观察了遥远的星系，而不是目前的状态。 观察不产生光的暗物质仍然更具挑战性。
考虑一个比目标星系更遥远的源星系来研究它的暗物质。 正如预测的那样 爱因斯坦的广义相对论，前景星系的引力，包括它的暗物质，扭曲了周围的星系 空间和时间. 由于来自源星系的光在穿过畸变时发生弯曲，所以星系的表观形状发生了变化。 失真随着暗物质的数量而增加。 由于失真，研究人员可以计算出 暗物质 在前景星系（也称为“透镜”星系）附近。
超过某一点，就会出现一个问题：在宇宙最远的地方，星系非常暗淡。 结果，随着我们远离地球，这种策略变得不那么成功。 必须有许多背景星系来识别信号，因为透镜畸变通常是适度的并且难以检测。
大多数研究都停留在相同的范围内。 除了无法确定足够多的遥远源星系来测量扭曲之外，科学家们只能分析不超过 8 到 10 亿年前的暗物质。
这些限制留下了悬而未决的问题 暗物质分布 在这段时间和 13.7 亿年前，也就是我们宇宙的开端之间。
本研究中的研究人员通过使用来自斯巴鲁 Hyper Supreme-Cam 调查 (HSC) 观测的数据来解决这个问题。 他们可以使用可见光探测到 1.5 万个透镜星系，这些透镜星系是在 12 亿年前被选中的。
接下来，他们使用来自 宇宙微波背景 （CMB）以解决更远的星系光不足的问题。 他们特别使用欧洲航天局普朗克卫星观测到的微波来量化被微波扭曲的透镜星系周围的暗物质。
东京大学的 Masami Ouchi 教授说， “看看遥远星系周围的暗物质？ 这是一个疯狂的想法。 没有人意识到我们可以做到这一点。 但在我谈到一个大的遥远星系样本后，Hironao 来找我，说也许可以用 CMB 观察这些星系周围的暗物质。”
东京大学宇宙射线研究所助理教授 Yuichi Harikane 说， “大多数研究人员使用源星系来测量从现在到 XNUMX 亿年前的暗物质分布。 然而，我们可以更深入地研究过去，因为我们使用更远的 CMB 来测量暗物质。 我们第一次从宇宙的最早期开始测量暗物质。”
经过初步分析，研究人员很快意识到他们有足够大的样本来探测暗物质的分布。 结合遥远的大星系样本和 CMB 中的透镜扭曲，他们发现了更早的暗物质，从 12 亿年前开始。 这仅是 1.7 亿年后 宇宙的开始; 因此，这些星系在它们首次形成后不久就可以看到。
KMI 指定助理教授 Hironao Miyatake 说， “我很高兴我们打开了进入那个时代的新窗口。 12 亿年前，情况大不相同。 你在形成过程中看到的星系比现在更多； 第一个星系团也开始形成。 星系团由 100-1000 个星系组成，这些星系被引力束缚，并含有大量暗物质。”
Neta Bahcall 是 Eugene Higgins 天文学教授、天体物理学教授和普林斯顿大学本科研究主任，他说， “这个结果给出了一个非常一致的 星系的图片 以及它们的演化，以及星系内部和周围的暗物质，以及这张图片如何随时间演化。”
研究人员最令人兴奋的发现之一与暗物质的结块有关。 根据宇宙学标准理论 Lambda-CDM 模型，CMB 中的细微波动通过吸引周围物质通过 重力. 这会产生不均匀的团块，在这些密集区域形成恒星和星系。 该小组的研究结果表明，他们的结块测量值低于 Lambda-CDM 模型的预测值。
宫竹说， “我们的发现仍然不确定。 但是，如果这是真的，那么随着时间的推移，这表明整个模型存在缺陷。 这是令人兴奋的，因为如果在减少不确定性后结果仍然成立，它可能表明模型的改进，可以提供对暗物质本身性质的洞察。”
普林斯顿大学副研究员 Andrés Plazas Malagón 说， “此时，我们将尝试获取更好的数据，看看 Lambda-CDM 模型是否可以解释我们在宇宙中的观察。 结果可能是我们需要重新审视这个模型中的假设。”
普林斯顿大学天体物理科学系教授兼系主任迈克尔·施特劳斯说， “使用大规模调查（例如本研究中使用的调查）来观察宇宙的优势之一是，您可以从附近研究您在生成的图像中看到的一切 我们太阳系中的小行星 从早期宇宙到最遥远的星系。 您可以使用相同的数据来探索许多新问题。”
杂志参考：
- Hironao Miyatake、Yuichi Harikane 等人。 首次识别 1.5 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。 物理莱特牧师. 129, 061301 – 1 年 2022 月 XNUMX 日出版。DOI： 10.1103 / PhysRevLett.129.061301
