暗物质研究新突破!天文学家首获宇宙全尺度暗晕内部结构高清图

中新网北京9月3日电 (记者 孙自法)备受关注的暗物质研究最新获得一项重要理论突破——天文学家在当前标准宇宙学模型下,首次获得宇宙中从最小的类似地球质量大小到具有最大质量的超级星系团(跨越20个数量级)的暗物质晕(暗晕)内部结构的清晰图像。

这一重大天文成果由中国科学院国家天文台王杰研究员领衔、中德英美等天文学家组成的国际合作团队,历时5年开发、测试模拟程序,利用中国和欧洲的超级计算机,采用一项全新的多重放大模拟技术,最终全尺度解析暗晕内部结构并获得高清图。该成果论文已在北京时间9月2日深夜出版的国际著名学术期刊《自然》上发表。

谢天笑/万能青年旅店乐队/陈鸿宇/九宝乐队

音乐节一般都是持续数天或者数周,往年从4月至5月就开始举办,如去年的平谷桃花音乐节、迷笛音乐节以及房山麦田音乐节等。但今年受疫情影响,国内音乐节是从8月才开启了第一场——8月15日至8月16日的崇礼太舞迷笛音乐节。因为是疫情以后第一场户外音乐节,吸引了众多乐迷,开票后半小时内2000余张门票即售罄。而北京的第一场音乐节姗姗来迟,直到10月5日在北京世园公园内的草莓音乐节拉开帷幕,才算喊话乐迷们:“躁起来吧!”

这些新获得的对小质量暗晕内部结构的认识将让天文学家可以利用各种工具去探测它们,比如引力透镜,动力学和伽玛辐射爆的监测。根据目前的一些理论推测,大量的暗物质粒子会在致密的暗晕中心相互碰撞,从而湮灭产生伽马辐射爆。

根据10月的每一场音乐节的不同特色和艺人阵容,现做如下分组,读者和乐迷可以从中选择感兴趣的那一场。

赵雷/齐秦/杭盖乐队/面孔乐队/天堂乐队

李健/新裤子/痛仰/刺猬/Joyside /重塑雕像的权利/五条人

■10.1-3乌兰察布BGM联盟国际音乐节

■10.6-7 南京森林音乐狂欢节

完成这一超级放大模拟的中欧超级计算机——中国天河2号、英国COSMA、德国Freya(从左至右)。(中科院国家天文台 供图)

来自英国杜伦大学的论文共同作者卡罗斯·弗朗克(Carlos Frenk)教授形象称,在宇宙中一个典型区域进行的这一超级放大模拟,需要利用8个“放大镜”接力去放大。其放大程度相当于在一张月球表面的图片找到上面的一只跳蚤。如何逐次去配置每一个新的“放大镜”,使新获得的图像和原来的一样精确清晰就对模拟原初条件的精度和程序的精确度和可靠度提出巨大的挑战。“这一挑战是我们整个领域都从未遇到过的,也是我们从业以来所遇到的最艰难的一次”。

达达乐队 / 五条人/马赛克 /发光曲线 禄寿/万能青年旅店等

“我们的结果预测很大一部分辐射来自于那些因为太小而不能形成恒星的超微暗晕。”来自德国马普天体物理所的合作者西蒙·怀特(Simon White)教授表示,“未来的伽玛射线观测极可能捕捉到这些辐射信号,从而让我们一窥这些宇宙中的‘超级小矮人’的‘真容’。这将帮助我们验证关于暗物质本质的假设——暗物质可能并不是我们想象的‘完全’是黑暗的。”

超级放大模拟相当于在月面图片找跳蚤

音乐节通常是露天的,不受场地限制,以接纳尽量多的歌迷。但今年的特殊情况,大多数音乐节都采取了限流的措施(4000至10000人),同时要求乐迷佩戴口罩,进场扫描健康码、测量体温,场内准备消毒喷雾等,这也是今年的音乐节跟往年最大的不同。

目前推测最小暗晕质量可能和地球相当

所有质量暗晕内部结构极为相似

新裤子/痛仰/万能青年旅店/后海大鲨鱼/达达乐队等

居家抗疫多时,是时候计划一下金秋十月的行程了,参加音乐节则是不错的选择!

文/本报记者 寿鹏寰

阵容待定(许巍、朴树、郑钧之一)

■10.4-7 辽宁阜新草莓音乐节

■10.1-3 上海国潮音乐嘉年华

暗物质可能并非“完全”黑暗

■10.1 东营草莓音乐节

■10.1-4 无锡遇见美好生活节

据了解,实现暗物质研究重要突破的这一超级模拟,是在中国天河2、英国COSMA、德国Freya等超级计算机上完成,研究论文作者包括中、英、德、美四国7位科学家。(完)

往年很多音乐节都选择在国庆长假举办,今年原本计划金秋十月举办的和因为疫情延期的都赶到了一起,导致10月成了音乐节的大月。

宇宙中最大质量的暗晕是包含数百个亮星系的巨型星系团,其质量大约是太阳的百万亿倍。因为恒星和星系只能在比太阳重百万倍的暗晕里形成,对于那些比这一质量小的暗晕,它们在整个宇宙演化历史里一直保持“黑暗”。它们数量极多,人类却对其知之甚少。根据目前流行暗物质属性模型推测,宇宙中最小的暗晕质量可能和地球相当。

大张伟/郑钧/阿朵&未来民族/刺猬乐队/房东的猫/小鬼(王琳凯)

中科院国家天文台介绍,宇宙中约85%的物质成分是暗物质,其物质属性和组成恒星、行星以及人类世界的普通物质截然不同。这些暗物质受引力塌缩,形成的结构体则被称为暗晕。而普通物质的气体通过冷却、聚集于暗晕中心,从而形成璀璨的恒星、星系以及整个光明的世界。

■10.2-3 青海龙羊峡炉火音乐节

■10.5-6 潍坊青柠艋音乐节

如果你热爱摇滚乐同时又是草莓音乐节的乐迷,就可以挑选自己所在城市或者距离自己最近、交通方便或有心仪的歌手登台的那场音乐节。

新裤子/痛仰/五条人等

继崇礼太舞迷笛音乐节后,“迷笛派”还将登陆上海,举办“东岸迷笛派”音乐市集。“音乐市集”除了乐队演出,还将有众多有趣的艺术家及商户,在现场呈现富有艺术冲击力和丰富好玩的文创活动专区,例如迷笛出品&乐队联名及艺术家联名周边、黑胶唱片、独立手作、潮流品牌、涂鸦等。更重要的是,这场音乐市集是免票的。

朴树/丁当/赵雷/马赛克乐队

新裤子/痛仰 /万能青年旅店/重塑雕像的权利/五条人/后海大鲨鱼/Joyside 等

■10.2-4成都草莓音乐节

王杰指出,“人们一直猜测那些小的暗晕应该和我们熟悉的超大暗晕内部结构不一样,但令人惊叹的是我们发现所有质量的暗晕竟然均具有极为相似的内部结构——中心致密,往外逐渐稀疏,而大量的更小的暗物质团块在其相对较外的空间环绕。如果不知道比例尺,在图像上几乎很难区分一个巨大的星系团暗晕和一个只有地球质量大小的超微暗晕。”

■10.1-4 苏州乐园森林国际电音节

李宇春/李荣浩/吴亦凡/GAI周延/许嵩/好妹妹/黑豹/面孔/二手玫瑰/刺猬/王啸坤/斯斯与帆

如果已经计划好去旅游城市度假或者利用假期回家乡看看,而这个城市又刚好要办音乐节,顺道去体验一下音乐节文化也是不错的选择。

■10.11 青岛啤酒天空音乐节德州站 五条人/刺猬乐队/The Oval·椭圆形乐队等

许巍/毛不易/吉克隽逸/盘尼西林/九连真人

■10.5-6 北戴河阿那亚音乐节

二手玫瑰/陈鸿宇/和平饭店/白皮书

郑钧/朴树/吴彤/左小祖咒/刺猬乐队/九连真人/乃万

“因为它们的黑暗,我们只能依赖超级计算机通过模拟宇宙的演化来研究这些黑暗的超微暗晕。”国际团队成员、中科院国家天文台高亮研究员说,为了在整个宇宙的背景框架下研究只有太阳系大小暗晕的内部结构,国际团队通过开发一种全新的技术,运行一系列超级放大宇宙模拟,质量放大倍数跨越30个数量级(即100万亿亿亿倍)。这些超级放大的模拟使该团队得以可靠并详尽地研究从地球到超级星系团质量暗晕的形成、演化以及内部结构。

“东岸迷笛派”音乐市集

■10.3-4江苏东台黄海森林音乐节

■10.4-5 成都仙人掌音乐节