本報北京9月3日電 3日淩晨出版的科學期刊《自然》發表了一項由我國科學家領銜的國際研究團隊理論發現：科學家們利用中國和歐洲的超級計算機，采用一項全新的多重放大模拟技術，在當前标準宇宙學模型下，模拟出從最小的類似地球質量大小，到具有質量的超級星系團的暗暈内部結構的清晰圖像，跨越了20個數量級。
研究認為，宇宙中物質成分的約85%是暗物質。這些暗物質在引力作用下塌縮成團，被稱為暗暈。暗物質雖然無法被觀測到，但暗暈卻是孕育光明世界的“搖籃”——普通物質的氣體通過冷卻、聚集于暗暈中心，從而形成璀璨的恒星，星系以及整個我們所能觀測到的光明的世界。
宇宙中質量的暗暈是包含數百個亮星系的巨型星系團，其質量大約是太陽的百萬億倍;最小的暗暈質量可能和地球相當。因為恒星和星系隻能在比太陽重百萬倍的暗暈裡形成，因此科學家們對這類暗暈研究得比較多，但對于數量極多的、比這一質量小的暗暈，因為它們在整個宇宙演化曆史裡一直保持“黑暗”，就知之甚少。
“我們隻能依賴超級計算機通過模拟宇宙的演化來研究這些黑暗的超微暗暈。”合作者之一、中國科學院國家天文台研究員高亮說，“為了在整個宇宙的背景框架下研究隻有太陽系質量大小暗暈的内部結構，需要開發一種全新的技術。”來自中國、德國、英國和美國的國際研究團隊耗時5年，開發、測試模拟程序，并運行了一系列超級放大宇宙模拟，質量放大倍數跨越30個數量級，即一百萬億億億倍。合作者之一、英國杜翰大學的共同作者卡洛斯·弗蘭克教授說：“在宇宙中一個典型區域進行的這一超級放大模拟，需要利用8個‘放大鏡’接力去放大，其放大程度相當于在月球表面圖片中找到一隻跳蚤。這對我們模拟原初條件的精度、程序的度和可靠度提出了巨大挑戰。”
這些超級放大的模拟讓科學家們有了新的發現。研究的、中國科學院國家天文台研究員王傑說：“我們發現所有質量的暗暈竟然均具有極為相似的内部結構——中心緻密，往外逐漸稀疏，而大量的更小的暗物質團塊在其相對較外的空間環繞。如果不知道比例尺，在圖像上幾乎很難區分一個巨大的星系團暗暈和一個隻有地球質量大小的超微暗暈。”
這些新發現或将引導天文學家們用引力透鏡、動力學和伽馬輻射爆等工具去探測小質量暗暈。“我們的結果預測很大一部分輻射來自那些因為太小而不能形成恒星的超微暗暈。”合作者之一、德國馬普天體物理所的合作者西蒙·懷特教授說，“未來的伽馬射線觀測極可能捕捉到這些輻射信号，從而讓我們一窺這些宇宙中‘超級小矮人’的‘真容’。這将幫助我們驗證關于暗物質本質的假設——可能暗物質并不是我們想象的那樣完全黑暗。”
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