漆黑的深空，有一張“看不見”的網(wǎng)，網(wǎng)中有著許多的細絲，彷佛鉤織了整個宇宙。

多年來，通過天文學家不斷努力探索，我們知道了星系之間宇宙細絲的存在，也了解到這些肉眼看不到的巨大網(wǎng)狀結構，就像宇宙間的超級高速公路，將物質(zhì)傳送到密集中心(如星系團)。然而，關于宇宙網(wǎng)存在的許多證據(jù)仍然是偶然的，因為很難看到，讓人難以捉摸，所以又充滿誘惑。

近日，來自美國一所研究機構的天文學家在arXiv.org網(wǎng)站上公布了他們在研究宇宙網(wǎng)方面取得的重大進展，宇宙網(wǎng)中難得一見的細絲，終于露出了些真容。

細絲并非完全黑暗

宇宙中大約85%的物質(zhì)是由一種未知的、看不見的“暗物質(zhì)”構成。據(jù)悉，在宇宙中有兩種宇宙網(wǎng)，一種是由暗物質(zhì)構成的“黑暗”宇宙網(wǎng)，另一種是主要由氫氣組成的發(fā)光宇宙網(wǎng)?？茖W家認為在大爆炸時所產(chǎn)生的氫，有60%存在于這些宇宙網(wǎng)中。星系很可能形成于兩個或者多個絲狀物的交點，那里的物質(zhì)密度最大，絲狀物連接著宇宙中的星系團。而此次研究的核心對象，便是位于多個宇宙細絲結構的結點、位于密集暗物質(zhì)團塊中心的LRG(亮紅星系)。

研究團隊拍攝了數(shù)千張LRGs圖像，將它們重新排列、堆疊在一起，形成一幅合成圖像，并從重子聲波振蕩光譜巡天項目數(shù)據(jù)中獲取了LRGs的星表目錄。

利用這張疊加圖像，研究人員計算了他們所能看到所有星系的總亮度，進而測量有多少正常物質(zhì)構成了LRG之間的細絲，從而通過總光度推算常規(guī)物質(zhì)的總質(zhì)量。

接著，研究人員觀察了細絲后面的星系，特別是它們的形狀。當這些遙遠的背景星系發(fā)出的光線穿過前景的細絲時，細絲中暗物質(zhì)的微弱引力使這些光線產(chǎn)生偏折，從而輕微地改變了這些背景星系的形狀，這即為弱引力透鏡現(xiàn)象。通過測量此類形變的統(tǒng)計性質(zhì)，科學家們能夠估算出細絲中暗物質(zhì)的質(zhì)量，該測量結果與理論預測數(shù)據(jù)相一致。

另外，科學家們還報告了一個驚人的觀測結果：這些細絲并不是完全黑暗的，每351個太陽質(zhì)量的細絲，就有1個太陽的光度輸出。

開創(chuàng)新的“研究尺度”

中國科學院國家天文臺李楠博士說：“從學術上講，細絲是宇宙中除了星系和星系團等近橢圓結構引力勢阱之外的另一種引力勢阱形式，形狀為長條狀，將星系連接成一張“蜘蛛網(wǎng)”，而細絲的連接點處為大質(zhì)量星系或星系團。宇宙中的細絲結構是暗物質(zhì)粒子在自引力作用下成團過程的產(chǎn)物，也是宇宙學中暗物質(zhì)模擬的基本預言之一。”

李楠說，研究人員們用這個形變信號重構了前景天體的引力場，然后再測量這些細線中的總光度，便能計算出細絲結構的質(zhì)光比(質(zhì)量和光度之比)。

此次研究是否是暗物質(zhì)存在的確切證據(jù)?李楠認為：“細絲的發(fā)現(xiàn)是一個非常好的結果。但是，畢竟此次探測依然是基于引力透鏡效應，而不是直接探測暗物質(zhì)粒子本身所產(chǎn)生的信號，所以我個人傾向于認為，這是一個證明暗物質(zhì)存在非常有力的間接證據(jù)。”

李楠說，其實在幾年前就已經(jīng)有科學家發(fā)現(xiàn)了細絲，此次研究的創(chuàng)新之處在于第一次測量了細絲結構的質(zhì)光比，這為未來研究細絲的其他性質(zhì)提供了可參考的錨定點。

對于宇宙細絲的觀測之所以這么艱難，一方面是由于大氣擾動，會使星系的原始形狀信號變得模糊;另一方面，目前望遠鏡的觀測能力不足也直接影響到觀測圖像的質(zhì)量和弱引力透鏡信號的可用數(shù)目。未來，隨著觀測圖像分辨率的增加，可觀測的亮度極限越來越暗，圖像質(zhì)量和信號數(shù)目都會有所提高，信噪比就會越來越高，未來會有越來越清晰的關于宇宙細絲質(zhì)量分布結果。

李楠表示，可以肯定地說，此次研究是一次非常有益的嘗試，它使宇宙結構形成的研究尺度范圍更加完整，為人們更細致地研究宇宙提供了新的窗口。他說：“以前科學家們對大尺度結構和星系團尺度的結構都有過很好的研究，但對于宇宙細絲尺度，即大于星系團而小于宇宙大尺度結構的尺度結構性質(zhì)研究甚少，此次研究算是開了個先河。”

宇宙網(wǎng)的出現(xiàn)和星系的出生被認為是相互聯(lián)系的，理解其中一個可以為理解另一個提供很大的幫助。科學家希望通過對宇宙網(wǎng)的研究，進一步理解宇宙結構和星系的形成與演化過程。(王祝華)