暗物質是種神祕物質，理論上不會發光，卻是理解星辰與星系如何形成與演化的關鍵。天文學家長期關注的大問題是：暗物質是平滑分布，還是呈團塊狀？暗物質無法直接觀測，只能用重力透鏡效應（gravitational lensing）間接推測，當遙遠天體光線被暗物質重力彎曲或偏折時，我們便能察覺它在那。
發表於《自然天文學》（Nature Astronomy）的新研究，運用橫跨全球電波望遠鏡網路，包括綠堤望遠鏡（Green Bank Telescope）、甚長基線陣列（Very Long Baseline Array，VLBA），以及歐洲甚長基線干涉網（European VLBI Network，EVN）組成的地球級超級望遠鏡，偵測到暗天體重力造成的極其微弱訊號。團隊發現，這暗天體質量約太陽百萬倍，距離地球約百億光年，相當於宇宙只有65億年歷史時的遙遠區域。這是目前利用重力透鏡測得質量最小的暗天體，偵測極限比以往成果低約百倍。為達成如此靈敏度，團隊必須使用全球電波望遠鏡陣列，建立一張極高精確度的天空影像。
▲ 紅外線（黑白）與電波（彩色）疊加。名為B1938+666的系統，前景星系（環中心）形成此遙遠星系美麗的愛因斯坦環。然電波波長下也同樣明亮，呈現美麗的多重影像和重力弧（紅色部分）。（Source：Keck / EVN / GBT / VLBA）
為了分析這批龐大且複雜的資料，團隊必須開發新數值模擬演算法，且只能用超級電腦運算。團隊預估每星系包括銀河系，都充滿暗物質團塊，但要找出它們，需要極大量運算分析。此次使用「重力成像」（gravitational imaging）特殊技術，是全新天文技術，能讓天文學家看見宇宙不發光的質量分布，透過延展的重力弧（gravitational arc）尋找微小形變，團隊首次看見這個不可見的暗物質。南非無線電天文台（SARAO）John McKean（共同研究者與配套論文主要作者）指出：「第一張高解析影像，我們馬上注意到重力弧出現明顯變窄，這是暗示某個質量團塊存在的典型徵兆。只有在我們與遙遠電波星系間有另一團小質量物體，才會造成這種現象。」
▲ 放大圖顯示明亮電波弧出現「收縮」區域，正是由暗天體額外質量造成的重力透鏡效應。團隊利用精密數值模擬演算法，成功重建暗天體重力影像（gravitational image）。弧線收縮白色區塊即為暗天體所在位置。至今仍未在可見光、紅外線或電波波段偵測到任何它的光。（Source：Keck / EVN / GBT / VLBA）
這項發現與主流冷暗物質理論（Cold Dark Matter Theory）一致，解釋星系形成的核心基礎之一。團隊持續分析資料，以更深入了解這個神祕的暗天體，也在搜尋宇宙其他區域，嘗試用此技術找出更多低質量暗物質天體。如果不同天空區域也發現類似天體，且確定它們完全不含任何恆星或可見光源，那麼某些關於暗物質本質的理論，可能會被推翻。
- Astronomers detect lowest mass dark object ever measured using gravitational lensing
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