據歐洲新聞社3月2日報道，一支由西班牙安達盧西亞天體物理學研究所和加那利群島天體物理學研究所的宇宙學家組成的研究團隊獲得了迄今最精確的宇宙暗物質暈普查數據。

這些不可見的結構包裹著星系和星系團，雖然它們不發光，也無法直接觀測，但它們的引力作用將星系和星系團維系在一起，猶如宇宙中的“腳手架”。

這項由安達盧西亞天體物理學研究所和加那利群島天體物理學研究所主導的研究，對宇宙138億年歷史中的暗物質暈結構進行了迄今為止最精確的普查。

宇宙學家將這一數據結果稱為“暗物質暈質量函數”。它并非具體的暗物質暈清單，而是通過數學方法描述在宇宙特定時刻不同質量范圍內暗物質暈的數量分布。

安達盧西亞天體物理學研究所研究員、該論文第一作者埃萊娜·費爾南德斯·加西亞解釋道：“這一點至關重要，因為暗物質暈的種類各異：有些包含小型星系，有些則包含像銀河系這樣的星系，而質量最大的甚至能夠聚集數百甚至數千個星系，形成龐大的星系團。”這項研究發表在《天文和天體物理學通訊》雜志上。

這一新成果基于名為GPS+的理論模型，該模型能夠精確預測不同宇宙階段暗物質暈的數量分布。

該研究是一項重大突破，因為它糾正了此前近似方法的局限性。用于描述早期宇宙的近似方法偏差最高可達80%，而新模型將偏差降至10%到20%，尤其在不確定性最大的質量極端區域，從而在整個宇宙歷史中保持了高精確度。

“突破的關鍵源于一個簡單的想法，”加那利群島天體物理學研究所研究員胡安·本科特·里霍解釋道，“宇宙中的物質并不會聚集成完美的球體，而是會形成不規則且復雜的結構。GPS+模型正是將這一現象以及引力坍縮過程中的其他細節納入其中，從而更真實地描述了暗物質暈的形成，進而揭示星系是如何誕生和演化的。”

為了驗證這個模型的穩固性，研究團隊將其與日本千葉大學開發的名為“Uchuu”的模型進行了對比驗證。“Uchuu”在日語中意為“宇宙”，是迄今為止最完整、最精確的宇宙模擬模型。這項研究利用日本頂尖的“富岳”超級計算機完成。加那利群島天體物理學研究所也參與了該模型的開發。

此外，研究論文的合著作者何塞·魯埃達斯指出：“基于Uchuu模擬生成的所有暗物質暈目錄，均已收錄于我們在安達盧西亞天體物理學研究所自主開發的‘天空和宇宙’數據庫。”

宇宙模擬不僅用于測試模型，也可用于改進用來解讀當前天文觀測數據的工具。

新的預測能幫助科學家更精確地分析詹姆斯·韋布空間望遠鏡等設備所觀測到的宇宙早期形成的遙遠星系，以及暗能量光譜儀(DESI)等大型巡天項目的數據。DESI的目標是重建宇宙大尺度的物質分布圖，進而揭示暗能量的本質。作為一個國際項目，安達盧西亞天體物理學研究所不僅在DESI的技術研發中發揮了關鍵作用，目前也正在參與其科學應用。

費爾南德斯·加西亞指出：“掌握更精確的暗物質暈統計數據，是銜接天文觀測與理論模型的關鍵，也能驗證我們對宇宙的描述是否與觀測數據相符，包括對暗物質和暗能量本質的理解。”

GPS+模型現已面向國際科學界開放，將為未來的分析與模擬研究提供重要支撐。