100亿年前暗物质曾致银河系与仙女座星系碰撞
2013-08-16 16:26:39
据国外媒体报道，多年来科学家一直认为我们的银河系将与最大的“邻居”仙女座大星系相撞，两个巨大的星系最终会融合在一起，接触的时间大约在30亿年之后。但是圣安德鲁斯大学的科学家提出了另一种非常不同的碰撞理论模型：两个巨大的星系在100亿年前就发生过碰撞，我们可以通过观测两个星系的结构以及本地星系群内的其他卫星星系来“窥探”这场史前碰撞的痕迹

科学家利用哈勃望远镜挑战暗物质
2013-09-26 22:29:18
　　【科技讯】9月26日消息，据国外媒体报道，暗物质一直被认为是宇宙中最具挑战性的研究对象，因为它无法被直接观测，至今人们仅能够看到宇宙总物质量10%的暗物质。虽然如此，但它的能量却十分强大，不仅能干扰星体发出的光波或者引力，还能引导人们对宇宙形成有近一步的探索和研究。而英国天文学家近日就利用哈勃望远镜拍摄到了一处星系中的神秘暗物质。从这些图片上看去，这些暗物质就像曲面镜中的影像，弯曲且有着稍许的模糊。
　　据了解，天文学家利用哈勃星群透镜和超新星测量器具“CLASH”来对巨大透镜星系群“MACS1206”进行跟踪研究，该仪器通过使用先进的照相设备及宽视场照相机3来进行调查工作，从而可以覆盖从近红外线到紫外线的一个十分广阔的波长领域，因此天文学家便能够利用不同色彩来对该透镜星云的距离进行估测，以便从细节上进行研究。据悉，星系群“MACS1206”距离地球足有45亿光年之远，有着巨大的引力，因此会导致其周围的物质发生扭曲，其中包括它周围的时空构造及附近其他行星上发出的光芒，也都会在该星系群引力的影响下变得弯曲。远远看去，该星系群就像是一个将周围物质均扩进视线中的巨大的“镜头”。天文学家便利用这种种“迹象”，绘制成了一个暗物质“地图”，即暗物质在25个星系群中的分布情况。与此同时，研究人员还对一些大型星系群进行了扫描查看，据介绍，这些星系群是由一些大型物体在引力的趋使下聚集而成的，扫描它们的目的则是为了观察到，是否这些星系群中的暗物质会是使周围的光线弯曲的主要原因。

　　天文学家认为，星系群“MACS1206”周围的光会发生弯曲，足以能够说明在该星系群中存有大量的暗物质。而且从图片中也可以看出，如果在星系群“MACS1206”中仅存有与我们所见行星或者星球般质量的暗物质，则在图片中所见的弯曲图像就会更加微弱，这也从侧面说明了该星系中存有暗物质量的巨大。据悉，研究人员正在利用这个暗物质“地图”来对早先有关暗物质的研究结果进行测试，同时还发现，暗物质在星系群中的密度要比一些实验模型中大得多。至今，第一个星系群的精确形成时间还不能确定，但是据估测，它应该至少在90—120亿年前形成，如果CLASH能够调查到大部分的星系群中心处都含有过高含量的暗物质，那么就可以发现宇宙起源早期的相关研究线索，因此研究人员还将继续对星系群中的暗物质进行研究与探索。

科学家成功模拟宇宙大爆炸 发现暗物质波动状态
2013-11-29 16:13:51
【科技讯】11月29日消息，据英国《新科学家》杂志网站报道，近日，科学家借助超级计算机模拟出大爆炸后不久的宇宙图景。通过这张图，可以看到稠密的暗物质或普通物质处于波动状态之中。
　　这张宇宙模拟图显示的是诞生不久的宇宙早期图景，可谓正处于婴儿期。模拟图是由位于美国伊利诺伊州的阿贡国家实验室研发的宇宙模拟器绘制的。美国阿贡国家实验室是美国政府最老和最大的科学与工程研究实验室之一，在高性能计算方面的实验和理论工作上有很强的实力。
　　宇宙模拟器是在阿贡国家实验室一台名为“尤里卡”(Eureka)的超级制图计算机上实现的。加州圣迭戈超级计算机中心也参与了这一项目。
　　据了解，这张婴儿期宇宙模拟图相当于为半径约10亿光年的宇宙空间构建了一个模型。完成这一模拟图共耗费了400万CPU小时。“CPU小时”指的是一种网格计算公共服务，且服务是“随用随买”的。分布式网格计算仅在数天之内就能完成通常花费数月时间的一份工作 。
　　宇宙大爆炸是是根据天文观测研究后得到的一种设想。按照大爆炸理论，宇宙是137亿年前从一个极小的点诞生的，从那里诞生了时间和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质，最终形成星系、恒星和行星等。

哈勃望远镜发现英仙座星系团暗物质存在证据
2013-11-29 20:42:35
　　【科技讯】11月29日消息，据外国媒体报道称，通过观测英仙座星系团天体密集的中心区域，哈勃太空望远镜发现了为数众多的矮星系(一种最为常见的星系)保持了未受扰动的原始形态，而在这些矮星系周围的更大些的星系却正被毗邻星系的强引力拉扯得四分五裂。
　　“暗物质”是一种以不可见的形态存在的物质，它构成了宇宙的大部分质量。天文学家通过观察暗物质对恒星、气体、星际尘埃这类正常物质的引力影响来推论暗物质的存在。
　　此次哈勃望远镜获得的图像给出了暗物质存在的进一步证据：那些未受扰动的矮星系正是被笼罩在暗物质“软垫”之中，保护了它们不受那些狂乱毗邻星系的引力影响。
　　哈勃观测项目的组长、诺丁汉大学的天文学家Conselice表示说，“我们感到惊讶，在这个星系团的核心区域当中，居然能找到如此众多的形态规则、边缘平滑的矮星系，一点也没有受到过任何扰动的迹象”，“这些矮星系的形成年代非常久远，它们在英仙座星系团中已经存在了很长时间。所以说，如果什么东西有可能对它们造成扰动的话，那老早就该发生了(现在应该能观察到)。一定是非常非常暗的物质支配了整个星系。”
　　矮星系也许比螺旋状星系含有更多的暗物质。“就目前的结果，我们尚不能断言矮星系的暗物质含量比银河系内的更高”Conselice说到，“然而，星系团中的矮星系保持了原始形态，其它的螺旋状星系却被扯裂，表明事情可能确实如此。”
　　自从暗物质的概念在80年前被提出，它一直被认为是将众多星系保持在一起的“黏合剂”。天文学家们推测暗物质为宇宙提供了“脚手架”，通过引力作用形成一个使星系得以孕育的构架。此前由哈勃望远镜和NASA的钱德拉X射线望远镜联手，观测整个星系群(例如:Bullet Cluster)时曾找到过暗物质的存在证据。而今哈勃望远镜新的观测结果是在单个星系的层次上继续了对暗物质的搜寻。
　　哈勃使用先进的观测镜头对英仙座中29个椭圆状矮星系进行了观察，这些星系属于距离地球最近的星系团之一，约2.5亿光年远。它们当中有17个是新发现的星系。
　　

由于暗物质不可见，天文学家们采取了间接途径来测知它的存在。其中最常用的方法是在单个恒星或某一星团围绕它们所在的星系公转时测量它们的运动速度。英仙座星系团对于望远镜来讲过于遥远，测量单个恒星运动的办法行不通，所以Conselice和他的小组采取了一项新技术来寻找矮星系中的暗物质，他们计算出了矮星系为使自身不受毗邻星系强大的引力扰动所必须具有的最小质量。(译者：观测结果表明英仙座的那些矮星系没有达到这个质量下限，因此，若不存在暗物质它们应该已经变形或解体了)
　　哈勃望远镜上搭载的先进镜头提供了比较高的解析度，只有这样才使得详细研究这些矮星系成为可能。Conselice的小组最初使用的是Kitt Peak国家天文台的WIYN望远镜(位于亚利桑那州Tucson市)。Conselice说地面观测仅仅能提示那片区域有很多平滑的矮星系，因此推测是暗物质导致的，“那些地面的望远镜没办法让人详尽观测，所以，我们需要哈勃来盯住它。”

美科学家成功绘制首张暗物质三维数字地图
2013-11-29 20:49:35
　　【科技讯】11月29日消息，美国的一个科研小组日前宣布，历经数年的努力，天文学家们最终绘制完成首张宇宙暗物质三维数字地图。这张数字地图不仅能够显示暗物质的空间，还能够显示它们的时间。与暗物质相比，地图中的“亮物质”就像是黑夜中闪闪发光的宝石。
　　该科研小组在介绍中称，天文学家们去年公布了宇宙中存在暗物质的直接证据，但由于暗物质不会发出任何光线，因此目前所有的观测手段都无法直接拍摄到它们的图片。天文学家们运用特殊的观测工具来记录宇宙中一些扭曲的光线，通过对这些因重力而发生扭曲的光线的分析，判断出暗物质在宇宙中的位置和大小，甚至包括它们形成的具体时间等。在整个宇宙中，由于暗物质所占的比例极大，而且还是黑暗不可见的，所以“亮物质”在三维地图上就像是在黑夜中闪闪发光的宝石。此次绘制完成宇宙暗物质三维数字地图，对于人类研究宇宙的起源以及未来演化具有极为重要的意义。

　　美国加利福尼亚理工学院教授、该地图绘制小组成员理查德-马赛说，“早在上个世纪30年代，天文学家们在进行观测时就发现了宇宙中的许多奇怪现象，他们当时根本无法解释一些质量看起来很小的星系为什么不会破裂。直到后来出现暗物质理论后，天文学家们才意识到原来是暗物质的重力将这些星系聚合在了一起。随着观测取得的进展，天文学家们最终找到了暗物质存在的直接证据。在整个宇宙中，只有大约六分之一的物质是可见的，其余的则全部都是暗物质。遥远星系发出的光线在宇宙中并不会直线传播，由于宇宙本身是扭曲和弯曲的，所以光线在传播时也会随之出现扭曲。”
　　理查德-马赛说，绘制完成的三维数字地图还能显示暗物质随时间进化的过程。根据暗物质距离地球的远近，天文学家们将它们划分成三大类，这一距离主要是根据暗物质光线红移来进行判断的。由于宇宙目前仍然在不断的膨胀，许多恒星和星系都在不断远离我们，它们的波长颜色也会因此发生改变。时间以及空间与宇宙是密切联系的，物体的红移越高，也就意味着当时的宇宙越年轻或者体积越小。在三维地图中，人们可以清楚地查发现，随着时间的流逝，暗物质的数量就会变得越来越多，这与天文学界目前的理论完全吻合。

　　美国 哈佛大学-史密森天体物理中心的天文学家马克希姆-马可维奇说：“一个典型的星系中所有的物质都占据着同一个空间，在发现的这个碰撞事件中，星际气体以及星系团在宇宙中被分裂开来，两个发生碰撞的星系团由于碰撞互相融合，但其中的星系气云的融合却不是那么简单。宇宙暗物质的三维地图绘制完成后，将会使得我们对宇宙的研究迈向精确化，而在此之行，这一切都是不可能想象的。”
　　距离地球三十亿光年之遥的两个星系团之间的碰撞，使得天文学家们首次捕捉到暗物质存在的最直接证据。暗物质是一种无形物质，据认为，宇宙中80%的物质都是暗物质。为了捕捉到运转中的暗物质，美国斯坦福大学科维理研究所及亚利桑那大学和佛罗里达大学两所高校的天体物理学家对星系团中的可见物质的X光照片和总质量图谱进行了比较。他们通过测量来自遥远星系的光线经过时所弯曲的程度，获得了总质量图谱，这一现象也称为引力透镜。当两个星系团以每小时1000万英里的速度撞在一起时，可见物质在撞击的极度拥挤过程中放缓速度，但暗物质仍无拘无束地飞过。如果暗物质存在于宇宙中，那么它也应该在地球中存在。

科学家证实宇宙第一批恒星来源自暗物质
2013-11-30 17:56:16
【科技讯】11月30日消息，据英国《新科学家》杂志报道，一项最新研究显示，如果推测属实，在暗物质的推动下，宇宙中的第一批恒星可能一直是膨胀而成的庞然大物。这些“暗星”可能推迟了重元素的形成，重元素组成了从行星到人类的万事万物，其中包括宇宙的电离过程，该过程让几十亿年前的光线穿越宇宙空间。
　　理论家认为，第一批恒星在暗物质的发源地形成，大量气态云雾慢慢浓缩，它们的核心达到一定密度后开始产生核子融合。然而，圣克鲁兹加利福尼亚大学的道格拉斯·斯波尔、安阿伯市密歇根大学的凯瑟琳·弗里瑟和盐湖城犹他大学的保罗·冈朵罗表示，以前的研究没有考虑到暗物质的发源地对恒星形成的影响。他们在研究暗物质时，发现它对第一批恒星有着意义深远的影响。
　　目前还不清楚这是一种什么样的影响，因为现在还没有人知道暗物质是什么，天文学家仅发现它对常规物质施加的重力牵引力。但是斯波尔和他的同事表示，如果像很多科学家预料的那样，它是由相互作用微弱的大质量粒子或WIMP粒子组成，它将改变我们对早期宇宙的理解。他们利用一种被称作“中性子”的候选WIMP粒子进行预测，结果发现，作为一种收缩的原始气云，它已经达到了极限密度，在暗物质粒子的束缚下，它们相互结合。它们在接触时相互消灭对方，产生电子和光子，释放出来的能量被堆积在云团中。

　红外光
　　这个过程加热了云层，导致云雾停止收缩，所以，它跟一般的恒星一样，从暗物质湮灭中获得的支持比从核子融合中获得的更多。这种“暗星”的体积将和太阳一样，并发出红外光波。根据中性子的质量，它的体积可能会更大，它在我们的太阳系中的跨度可能大约是从太阳到天王星的距离的60倍。美国奥斯汀德克萨斯大学的沃尔克·布鲁姆说：“将它称作暗星有些用词不当，它用来抵御重力的内能来源与其他暗星的来源完全不同。它是一颗发出淡红色光的气态球体。”布鲁姆是研究宇宙中的第一批恒星的专家，他不是这个科研组的成员。
　　现在这些恒星是否仍然存在？研究人员回答说，根据中性子的质量，它们很有可能仍然存在。斯波尔告诉《新科学家》杂志说：“它们可能在我们的银河系中飞来飞去。”如果是那样的话，宇宙中的第一代恒星，即所谓的星族III恒星，将比我们以前认为的“更加与众不同。”科研组成员弗里瑟告诉《新科学家》说，除了氢和氦以外，几乎宇宙中的所有元素都在恒星内进行锻造加工，“第一批恒星只是这个过程的第一步。”如果第一批恒星是黑暗的， “这个过程可能被推迟甚至是中止

原始云团
　　美国加利福尼亚州斯坦福大学的埃格尔·莫卡伦库进行评论说：“我们通过这项研究可能会发现，早期恒星的形成和元素的合成与我们以前认为的有很多不同之处。如果果真如此，我们不得不证明暗物质存在于我们的每一个身体细胞中。”其他星族III恒星是在早期的星系中形成，而不是在孤立的暗物质发源地形成。它们释放的第一批重元素导致宇宙产生。这显示重元素不可能穿越太空，遍及整个宇宙，因为早期星系中的这些恒星主要集中在重元素充足的环境中，而其他环境就相对比较空荡。如果天文学家能在宇宙中发现真正的原始气态云，他们就找到了能证明第一批恒星是暗星的线索。
　　同样，科学家认为第一批恒星有助于宇宙大爆炸发生几百万年后的宇宙电离过程，这让它能被紫外线穿透。这一现象涉及到“电离过程”，因为在宇宙大爆炸后，宇宙立刻变成由带电粒子组成的“一碗滚烫的汤”。37万年或更多年后，它们冷却下来，达到离子与中性原子结合的程度。

　　微观和宏观
　　布鲁姆表示，如果第一批恒星是黑暗的，这暗示出早期的侏儒星系中的恒星导致宇宙中出现二次电离。弗里瑟说：“让我感到兴奋的其他事情是，我们可能将获得新型恒星，并能设法寻找这些事物。”恒星中的暗物质湮灭产生微中子，南极的南极介子及中微子探测列阵和元谷冰钻等探测器可能会发现这些微中子。预计将于2008年发射的美国宇航局的空望远镜(GLAST)飞船将能捕捉到在同一过程产生的伽马射线光子的迹象。布鲁姆表示，这项研究纯属推理，因为当提到暗物质的性能时，有很多自由度无法让人信服。但是他说，该研究有助于填平有关粒子物理学的暗物质研究，和它对天文学物体的影响之间的鸿沟。他告诉《新科学家》杂志说：“这是第一份将微观物理学和宏观物理学紧密结合的论文，它非常有意思。

天文学家发现几乎由暗物质组成的小霍比特星系
2013-12-04 13:31:41
【科技讯】12月4日消息，据美国媒体报道，一项新研究证实，最近发现的盘旋在银河系周围极暗的小“霍比特”星系几乎全部由暗物质构成。暗物质是一种神秘物质，科学家认为，它占了宇宙的大部分质量，但用现有设备看不见它。它可能有助于揭开长期以来让天文学家困惑不已的宇宙质量之谜，还能解释这么小的星系是如何形成的。
　　根据解释宇宙发展和演变的“冷暗物质”模型，大的星系象我们的银河系应该被一群小上数百倍的“矮”星系环绕着。不过，直到最近，天文学家只发现了11个这样的“矮”星系。为了解释所谓的“看不见的矮星系”这一问题，理论家们已经建议，多数矮星系几乎不含恒星，即便有也相当少，相反基本上全由暗物质组成。
　　今年年初，斯隆数字巡天小组成员宣布，他们已经在本星系群中发现8个极暗的小星系，可能属于这种奇异的“暗”星系一类。因为这些新星系比已知的象大、小麦哲伦星系一样的矮星系还要小得多，部分科学家将它们称为“霍比特”星系。
　　利用位于夏威夷的凯克2号望远镜，美国加利福尼亚理工学院的约书亚·西蒙和加拿大赫兹伯格天体物理学研究所的玛勒·格哈进行了后续研究，根据“霍比特”星系内恒星移动的速度计算其质量。两人证实每个星系都在有史以来测量的最小的星系之列，比我们的银河系小10000多倍。他们还发现，这些星系的质量大约是单独从其恒星计算的100倍。西蒙说：“所以其余的质量肯定在其它某种物质中。”
　　天文学家普遍认为，多数星系，包括我们的银河系拥有比常规物质更多的暗物质，但这些最新发现的“霍比特”星系将这一趋势发挥到了极致。西蒙说：“我们的研究缩小了‘冷暗物质’理论和银河系矮星系数量明显越来越多的观测之间的差距，并让我们了解这些星系更多的特点。”

W.M.凯克天文台主管塔夫脱·阿曼德洛夫认为这些新发现意义重大。没有参与这项研究的塔夫脱说：“这是朝着揭开‘看不见的矮星系之谜’迈出的真正的第一步。”这些新发现还为这么小的星系是如何形成的这一问题提供了一个可能的解释。根据给“霍比特”星系进行的质量测量，研究人员推测，由在宇宙大爆炸后短短数百年形成的第一批恒星发出的强烈的紫外线辐射可能将所有的氢气从仍在形成中的霍比特星系中吹出来。而氢气的损失严重抑制了未来恒星的形成，从而让这些星系变得非常暗或甚至是一片漆黑。
　　西蒙估计，科学家们将需要找到另外100到200个这样的星系以最终解决预测的和观测到的矮星系数量之间的差异。不过，自从科学家们预言很多暗物质星系根本不含任何恒星以来，这可能证明有难度。让这些看不见的星系“现身”的一个可能的办法就是寻找它们对银河系的影响。西蒙说：“如果你有数百个这样的星系绕银河系轨道运行，你可能认为它们对银河系盘面有一种影响。银河系拥有一层有数万光年远的非常薄的恒星和气体盘面。如果它继续被这几团暗物质撞击，每团有100万个太阳的质量那么重，那你可能认为它会对银河系盘面的结构产生影响。”
　　另一方面，一些科学家推测，暗物质微粒能像它们的反物质微粒一样发挥作用。当常规物质和反物质发生碰撞的时候，它们互相消灭并产生大量的能量。西蒙说：“暗物质可以做同样的事。你会以为这是来自这几团暗物质的高能量伽马射线。”西蒙表示，未来的太空天文台，象美国宇航局预定于明年启动的伽马射线大面积太空望远镜，能探测到这些暗物质伽马射线。