忘掉暗物质吧！昏暗物质统治宇宙星系[4P]

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5月7日英国每日邮报报道，近日天文学家拍摄到一种神秘气体的史无前例的图片，这种名为星系际物质（IGM）的神秘物质连接了整个宇宙里的星系，在此之前它只被认为是理论上存在的物质。现在美国加州理工学院的科学家们利用宇宙网成像仪（CWI）首次获得了IGM的三维图片。

图1 图中为一颗类星体，周围环绕着气体（蓝色），同时显示了细丝状昏暗物质的方向。

这些图片将帮助天文学家更好地理解流经整个宇宙的宇宙网结构，从而理解它是如何影响星系的。拍摄到的IGM靠近两个非常明亮的天体：名为QSO 1549+19的类星体和名为莱曼α斑点的巨型气体浓缩物。

图2 这张图片对比了利用宇宙网成像仪观测到的莱曼α斑点和基于理论预测进行的宇宙网仿真图。

科学家们发现一根单一细丝流入类星体内，三根细丝流入莱曼α斑点。这些细丝大约起源于宇宙大爆炸后的20亿年。位于美国加州海尔望远镜上的宇宙网成像仪是由美国加州理工学院的物理学教授克里斯托弗?马丁(Christopher Martin)构想和研发的。他说：“当我还是一名研究生时，我就在思考星系际物质。它不仅是宇宙里大多数正常物质的组成部分，还是星系形成和生长的介质。”

图3电脑仿真表明宇宙里的物质是分布在细丝组成的“宇宙网”里，正如图片显示的大规模暗物质仿真图所示。插图是一小部分宇宙网的高分辨率放大图片，显示的宇宙网大约宽1000万光年。

自20世纪80年代晚期和90年代早期，理论学家就预测宇宙大爆炸的原始气体并非均匀的在宇宙里传播。相反，它们分布在跨越星系的通道里，同时也在星系之间流动。宇宙网是指由较小和较大细丝在广袤的太空里彼此交叉错落形成的网络。

马丁教授将这种弥漫的星系际物质气体描述为“昏暗物质”（dim matter），以将它和明亮的恒星、星系物质以及暗物质区别开来。他解释了宇宙里96%的物质和能量都来自于难以捉摸的暗物质和暗能量。科学家只能通过这些神秘物质对剩余4%的正常物质产生的作用来了解它们的存在。在这4%的正常物质中，只有1/4是由夜空里明亮的天体——恒星和星系组成。

图4 安装在美国加州帕洛马山天文台上的宇宙网成像仪观测到的昏暗物质。

这剩余3%的物质就是星系际物质。正如名字所示，“昏暗物质”非常难检测到。前加州理工学院研究生马特?马图谢夫斯基（Matt Matuszewski）将搜寻昏暗的物质比喻为透过墙壁的狭缝试图窥探复杂的城市景观。“你可能猜想会有一些混凝土、窗户、金属、人行道，甚至可能会有不同的颜色。但只能打开狭缝你才能看清建筑物和摩天大楼、道路、桥梁、汽车和街上的行人。”

“只有通过拍照片你才能理解这些组成部分是如何拼凑在一起的。”马丁教授和他的研究小组现在能够一瞥昏暗物质之城，虽然它没有摩天大楼和桥梁，但无论是视觉角度还是科研角度都让人感到激动不已。