新華社北京9月3日電(記者董瑞豐)我國科學(xué)家領(lǐng)銜的一支國際研究團(tuán)隊(duì)采用一項(xiàng)全新的多重放大模擬技術(shù)，在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型下，首次獲得了宇宙中全尺度暗暈內(nèi)部結(jié)構(gòu)的清晰圖像。研究成果2日由國際知名期刊《自然》在線發(fā)表。
研究人員耗時(shí)5年，借助超級(jí)計(jì)算機(jī)，獲得了從類似地球質(zhì)量大小到巨型星系團(tuán)大小的暗暈的清晰圖像，跨越20個(gè)數(shù)量級(jí)。
論文第一作者兼共同通訊作者、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員王杰介紹，在宇宙中一個(gè)典型區(qū)域進(jìn)行這一超級(jí)放大模擬，需要利用8個(gè)“放大鏡”接力去放大，其放大程度相當(dāng)于在一張?jiān)虑虮砻娴膱D片上找到一只跳蚤。
暗暈即暗物質(zhì)暈。根據(jù)科學(xué)家理論推演，宇宙中約85%的物質(zhì)成分是暗物質(zhì)，其物質(zhì)屬性和組成恒星、行星以及我們?nèi)祟愂澜绲钠胀ㄎ镔|(zhì)截然不同。這些暗物質(zhì)受引力塌縮形成的結(jié)構(gòu)體被稱為暗暈。普通物質(zhì)的氣體冷卻、聚集于暗暈中心，從而形成璀璨的恒星和星系。
宇宙中已知最大質(zhì)量的暗暈是包含數(shù)百個(gè)亮星系的巨型星系團(tuán)，質(zhì)量大約是太陽的百萬億倍，它們的屬性已經(jīng)被天文學(xué)家廣泛研究。小質(zhì)量的暗暈則沒有那么幸運(yùn)，它們雖然數(shù)量極多，但人類對(duì)其知之甚少。
論文作者之一、中科院國家天文臺(tái)研究員高亮介紹，因?yàn)樾≠|(zhì)量暗暈在整個(gè)宇宙演化歷史里一直保持“黑暗”，科學(xué)家只能依賴超級(jí)計(jì)算機(jī)通過模擬宇宙的演化來研究這些超微暗暈。
計(jì)算機(jī)模擬的超級(jí)“放大鏡”讓研究人員得以詳盡地研究不同尺度暗暈的形成、演化以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，不同質(zhì)量的暗暈具有極為相似的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即中心致密，往外逐漸稀疏。
根據(jù)目前一些理論推測，大量暗物質(zhì)粒子會(huì)在致密的暗暈中心相互碰撞、湮滅并產(chǎn)生伽馬輻射暴。研究人員表示，未來的伽馬射線觀測極可能捕捉到來自超微暗暈的輻射信號(hào)，從而一窺這些宇宙中的“超級(jí)小矮人”的真容。這將幫助科學(xué)家驗(yàn)證關(guān)于暗物質(zhì)本質(zhì)的假設(shè)——暗物質(zhì)可能并不是“完全黑暗”。