5月21日晚，中國科學技術大學又傳來好消息：該校王慧元教授研究團隊首次在觀測中發現彌散矮星系超強的成團性，證實了宇宙中神秘的“暗物質暈集聚偏置”現象。這項研究為理解暗物質本質、宇宙大尺度結構與星系協同演化提供了重要線索。當晚，成果正式發表于國際學術期刊《自然》。

【圖為融合水墨藝術與科學可視化手法，表現宇宙大尺度暗物質分布。由中國科大提供】

暗物質是一種看不見、不發光的神秘物質，它通過引力悄然塑造著宇宙的結構，主導著星系的形成與演化。暗物質粒子在引力作用下聚集，形成暗物質暈（暗暈），星系在暗暈的引力勢阱中形成并演化。暗暈在宇宙大尺度上的分布并不均勻，而是呈現“抱團”分布。這種“抱團”性不僅與質量相關，也在固定質量下與形成時間、內部結構等多重變量呈現統計相關性。這種現象被稱為暗暈集聚偏置，它為我們理解宇宙大尺度結構及星系的形成提供了關鍵線索。

中國科大研究團隊分析斯隆數字巡天項目(SDSS)光學數據時，有了超乎預期的發現。當他們將目光聚焦在矮星系——這類質量小、光度低、通常由暗物質主導的星系群體上時，發現彌散的矮星系更喜歡“抱團”（成團性較高），而致密矮星系更喜歡“單干”（成團性較低）?！斑@與以往根據大質量星系樣本所得的經驗完全相反，通常面密度越高的星系更喜歡聚集在一起?！蓖趸墼獔F隊很快意識到，這可能是一個非常罕見和珍貴的發現。

盡管宇宙結構形成理論早已預言了“暗暈集聚偏置”現象的存在，但長期以來并未從觀測中發現確鑿的證據支持。此次研究團隊的發現，首次為這一預言提供了高置信度的觀測支持。

王慧元團隊還獨立發展了一種宇宙學模擬方法——ELUCID數值模擬重構技術，能夠精確再現真實宇宙中暗暈分布及其演化歷史。利用該技術，他們進一步解釋了上述現象。研究發現，年老的暗暈在宇宙中的空間分布與彌散矮星系類似，也更喜歡“抱團”。這表明，矮星系的形成與暗暈的“年齡”之間有著緊密聯系。

《自然》雜志審稿人稱贊該成果是“一個原創且非常讓人驚訝的觀測結果”“通過星系成團性測試暗物質自相互作用是一個嶄新的嘗試，可能具有持續的影響”。

王慧元介紹，此次研究不僅挑戰了現有的星系形成模型，還為理解暗物質本質提供了新線索。天文學家距離揭開暗物質的神秘面紗又近了一步。未來通過中國科大及紫臺聯合建設的地面大視場巡天望遠鏡墨子有望擴大研究樣本，進一步對彌散矮星系的“集聚偏置”及暗物質性質展開研究。 （安徽商報 元新聞記者 胡霈霖）