臺北市立天文科學教育館

神秘的暗物質佔宇宙中物質的絕大部分，由於不可見，亦無法從實驗室中分離出來，因此研究人員僅能依靠「自然實驗」如重力效應來研究它。有時由於隨機的因緣巧合，從地球上看出去，宇宙中不同距離的兩個物體會剛好位於同一視線上，當這種情況發生時，前景天體周圍的物質所造成的空間曲率就會像透鏡一樣，使來自背景天體的光線路徑彎曲，從而形成透鏡影像。然而，這些影像在自然實驗下很難達到高解析度，讓我們足以探測質量小於星系的暗物質團塊，因此暗物質的確切性質一直難以確定。

圖說：重力透鏡系統MG J0414+0534中的暗物質波動。淡藍色代表ALMA觀測到的重力透鏡影像；橙色代表計算出的暗物質分佈。較亮區域表示暗物質濃度較高，暗橙色區域表示暗物質濃度較低。圖片來源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue et al.

由日本近畿大學（Kindai University）所領導的研究團隊使用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA），研究位於金牛座方向上名為MG J0414+0534的重力透鏡系統，在這個系統中，由於位於地球與其中間的大質量星系的重力作用，原本單個的背景天體因透鏡作用下形成4個影像。藉由這種透鏡現象及其創新的數據分析技術，研究人員能夠以前所未有的高解析率探測暗物質沿視線分布的波動，最小尺度可達30,000光年。這些觀測到的分佈與緩慢移動或「冷」暗物質粒子組成的理論模型一致，未來，該團隊計劃通過額外的觀察更深入地研究暗物質之謎。相關研究成果發表於《Astrophysical Journal》期刊上。（編譯／趙瑞青）

圖說：重力透鏡系統MG J0414+0534示意圖。與透鏡星系相關的暗物質以淡藍色和白色顯示；星系際空間中的暗物質以橙色顯示。實線表示無線電波因重力而彎曲的實際路徑；虛線表示透鏡影像成像位置。圖片來源： NAOJ, K. T. Inoue

資料來源：PHYS.ORG