使用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的科学家们绘制出了有史以来最详细、分辨率最高的暗物质地图，揭示了数十亿年来塑造宇宙结构的隐藏引力支架。这项研究于周一发表在《自然·天文学》期刊上，分析了在COSMOS-Web巡天项目中历经255小时观测到的近80万个星系。COSMOS-Web是该望远镜首年科学运行期间最大的观测项目，所得地图的分辨率是此前任何暗物质地图的两倍。
这支国际团队由杜伦大学、美国宇航局喷气推进实验室和瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员联合领导，对六分仪座方向的一片天区进行了测绘，覆盖面积约为满月的2.5倍。科学家们利用弱引力透镜技术，测量了不可见质量的引力如何弯曲约25万个遥远背景星系的光线，产生的细微形状畸变揭示了不可见物质的分布。该地图解析了距今80亿至100亿年前的暗物质结构，这是星系形成的关键时期。
论文第一作者、美国宇航局喷气推进实验室的观测宇宙学家戴安娜·斯科尼亚米利奥表示，詹姆斯·韦伯太空望远镜就像为宇宙戴上了一副新眼镜，能以前所未有的清晰度看到更暗淡、更遥远的星系。她指出，这是用韦伯绘制的最大暗物质地图，其清晰度是其他天文台绘制的任何暗物质地图的两倍。该地图每平方角分测量了129个星系的形状，包含的星系数量约为地面天文台同区域地图的十倍，是哈勃太空望远镜的两倍。
研究结果揭示了整个测绘区域中星系团与暗物质浓度之间的强相关性。杜伦大学的理查德·马西教授解释说，在当今宇宙中，凡是发现普通物质的地方，也能发现暗物质。研究表明，暗物质的引力在整个宇宙历史中将普通物质吸引到自身周围，有效地充当了可见星系赖以组装的脊梁和基础蓝图，这证实了关于暗物质在构建宇宙大尺度架构中所起作用的理论预测。
COSMOS-Web巡天对同一片天区进行了255小时的观测，建立在2007年一项开创性研究的基础上，当时使用哈勃太空望远镜绘制了该区域的首张详细暗物质地图。韦伯数据以前所未有的清晰度揭示了此前不可见的丝状结构、星系团和低密度区域。研究人员利用韦伯的红外敏感性实现了这一突破，使他们能够探测和测量比以往任何仪器都更遥远、更暗淡的星系。
该团队计划利用美国宇航局即将推出的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜扩展这项工作，预计将在比COSMOS区域大4400倍的范围内绘制暗物质地图。然而罗曼望远镜的空间分辨率无法与韦伯匹敌，这意味着更详细的暗物质结构视图将需要下一代望远镜，如拟议中的宜居世界天文台。这项研究标志着在构建可观测宇宙暗物质分布三维地图方面迈出了重要一步。
暗物质约占宇宙总质量和能量含量的27%，但由于它不发射、不吸收也不反射光线，因此无法直接观测。其存在是通过对可见物质、辐射和宇宙大尺度结构的引力效应推断出来的。理解暗物质的分布被认为对于解释星系在宇宙138亿年历史中如何形成和演化至关重要。
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