新的“氢森林”地图支持暗物质的存在

天体物理学家试图间接绘制暗物质图，就像在溪流中倒入染料一样。

通过绘制氢吸收线制作的“氢森林”。

图片来源：加州大学河滨分校

一组天体物理学家绘制了“莱曼-阿尔法森林”地图，并提供了进一步的支持证据，表明暗物质比其他理论可以更好地解释星系和星系团的形成。

在观察宇宙时，天文学家发现星系和星系团的行为并不像我们想象的那样。简而言之，星系边缘的恒星移动得如此之快（在大多数星系中，但不是所有星系中），考虑到我们在这些星系中可以看到的可见质量，它们应该很快进入星系间空间。

还有其他解释，例如修正牛顿动力学 (MOND)，其中提出重力在低加速度下的作用不同。 MOND 存在问题，目前大多数物理学家青睐的假设是，太空中充满了不可见的“暗物质”，它们仅通过重力与其他重子物质（我们可以看到的物质）相互作用。

为了解释星系和星系团的动力学，暗物质的质量预计是普通重子物质的 10 倍左右，但到目前为止我们还没有找到任何直接证据证明它是什么。候选者的范围仍然从弱相互作用的大质量粒子（WIMPS）和轴子到原始黑洞，尽管后一个候选者也开始看起来不太可能。也有人认为，这可能是由超大质量黑洞造成的，其行为方式是我们相对而言非常微不足道的。

在这项新研究中，加州大学河滨分校的天体物理学家利用“莱曼-阿尔法森林”尝试间接绘制暗物质图。本质上，他们观察了来自遥远光源的光，并绘制了沿氢波长的光滴图。光滴对应于光沿途遇到的物质。

该研究的主要作者、物理学和天文学副教授西蒙·伯德（Simeon Bird）在一份声明中表示：“这有点像皮影戏，我们根据角色的轮廓来猜测放置在灯光和屏幕之间的角色。” 

“由于每种类型的原子都有特定的吸收光的方式，在光谱图中留下某种特征，因此可以追踪它们的存在，特别是氢，宇宙中最丰富的元素，”伯德解释道。

映射这种光的结果就是“森林”，就像许多小树一样。研究小组表示，使用氢谱图可以间接追踪暗物质，就像将染料倒入水流中一样。

“染料会跟随水流去的地方，”伯德说。 “暗物质具有引力，因此它具有引力势。氢气落入其中，你可以用它作为暗物质的示踪剂。密度越大，暗物质就越多。您可以将氢视为染料，将暗物质视为水。 ”

研究小组认为，在生成的图中看到的结构表明存在未知的影响，或者暗物质是一种粒子。当然，这并不是“谜团已解开”，因为我们从未检测到这样的粒子。

“这还不能完全令人信服，”伯德补充道。 “但如果这在后来的数据集中成立，那么它更有可能是一种新粒子或某种新型物理学，而不是黑洞扰乱了我们的计算。 ”

该研究发表在《宇宙学和天体粒子物理学杂志》上。