暗物质地图中的宇宙之谜

不久前，国际暗能量调查(DES)项目组的科学家利用弱引力透镜工具，分析了约1亿个星系的形状和光线图像，绘制了一张覆盖南半球四分之一天空的地图。这是迄今为止通过这种方法获得的最大的暗物质图，可以帮助人们对这种看不见的神秘物质“循图而行”。

在浩瀚的宇宙中，我们熟知的普通物质只有15%是宇宙物质，剩下的85%是神秘的暗物质。20世纪40年代，科学家在大量奇异宇宙现象的基础上进行了大胆的猜想，提出宇宙中可能隐藏着大量暗物质，可以通过引力感知。经过多年的探索和研究，人们准确地估计了暗物质的总量和比例，知道它在宇宙中无处不在。在宇宙的大尺度上测绘暗物质，可以进一步帮助人们探索其分布和结构。

暗物质之所以“暗”，是因为它既不发射任何波段的光，也不与任何波段的光相互作用，所以它不能被任何探测器或望远镜直接观测到。那么你怎么知道它的存在呢？目前只能靠引力产生，比如“引力透镜”效应。——物质的引力会使通过其附近的光线弯曲。这个DES团队的绘图工作就是基于这个原理。由于这些暗物质在地图中的存在，背景星系发出的光在到达望远镜之前就发生了偏转，使得观测到的背景星系发生了形状上的变化。通过检测这些变形，我们可以描述暗物质的数量和分布。

此前类似的测量表明，宇宙中大部分暗物质都在结构——“暗晕”中。为了在更大尺度上让暗物质分布的图像更加清晰，DES团队用位于智利的超灵敏探测相机在南半球天空采集了6年的数据，得到了目前最大的光度样本。在公布的地图照片中，不同的亮度显示的是总的材质密度，高亮度表示高密度，否则为低密度。我们可以看到宇宙中不同类型的大尺度结构，非常高密度的星系团和星系团，非常低密度的宇宙空洞区，以及一些丝状结构。利用这些物质分布，人们可以更全面地了解宇宙的组成，研究宇宙的演化历史。

利用这些暗物质分布，人们还可以对宇宙学模型参数和物理理论给出更好的限制。事实上，得益于现代星系测量对宇宙中物质分布更为详细的描述，限制不同的引力模型成为近年来的热点问题。根据相关科学报告，研究人员证实了宇宙暗能量密度在绘制过程中是恒定的，这为目前标准的宇宙学模型提供了有力的支持。此外，据观察，宇宙比预期的要光滑。如果更多更好的观测能够相互印证，人们对引力理论的认识可能会更新，他们可能会对暗能量的本质属性有新的认识。

目前，暗物质的存在仍然是一个假说，但它可以解释大多数观测事实，而基于这个假说的结构形成理论也可以解释大多数星系观测数据。然而，人们仍然不知道暗物质的本质属性，比如它是基于什么样的基本粒子，质量有多大。未来需要更先进的望远镜对宇宙进行深度探索，进一步探测可能存在的暗物质粒子，从而为这些问题提供可靠的答案。