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透镜系统中的暗物质波动MG J0414 + 0534。白蓝色代表ALMA观测到的引力透镜图像。暗物质的计算分布以橙色显示;较亮的区域表示暗物质浓度较高，深橙色区域表示浓度较低。图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO），K. T. Inoue et al.
发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上的新研究揭示了暗物质的分布，其细节前所未见，尺度低至30,000光年。观测到的分布波动为暗物质的性质提供了更好的约束。
神秘的暗物质占宇宙中大部分物质。暗物质是不可见的，只有通过它的引力效应才能知道。暗物质从未在实验室中分离出来，因此研究人员必须依靠“自然实验”来研究它。
一种自然实验是引力透镜。有时是偶然的，从地球上看，宇宙中不同距离的两个物体将沿着相同的视线分布。当这种情况发生时，由前景物体周围的物质引起的空间曲率就像一个透镜，弯曲来自背景物体的光路径并形成透镜图像。然而，在自然实验中很难达到高分辨率来检测质量小于星系的暗物质团块，因此暗物质的确切性质受到的约束很差。
由近代大学的井上开木太郎教授领导的一组日本研究人员使用ALMA（阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列）在金牛座方向上研究称为MG J0414 + 0534的引力透镜系统。在这个系统中，由于大质量星系作用在光上的引力，前景物体形成的不是背景物体的一个，而是四个图像。
引力透镜系统MG J0414+0534的概念图。与透镜星系相关的暗物质以淡蓝色和白色显示。星系际空间中的暗物质以橙色显示。实线表示被重力弯曲的无线电波的实际路径。虚线表示镜头图像的明显观察位置。资料来源：NAOJ，K. T. Inoue（井上）
在弯曲效应和他们新的数据分析方法的帮助下，该团队能够以比以往更高的分辨率检测沿视线的暗物质分布波动，低至30,000光年。
观测分布提供的新约束与缓慢移动或“冷”暗物质粒子的模型一致。
未来，该团队计划通过额外的观测进一步限制暗物质的性质。
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原标题：《科学家发布了宇宙中暗物质的分布图，具有前所未有的细节》
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