暗物质是种神秘物质，理论上不会发光，却是理解星辰与星系如何形成与演化的关键。天文学家长期关注的大问题是：暗物质是平滑分布，还是呈团块状？暗物质无法直接观测，只能用重力透镜效应（gravitational lensing）间接推测，当遥远天体光线被暗物质重力弯曲或偏折时，我们便能发现它在那。
发表在《自然天文学》（Nature Astronomy）的新研究，运用横跨全球电波望远镜网络，包括绿堤望远镜（Green Bank Telescope）、甚长基线数组（Very Long Baseline Array，VLBA），以及欧洲甚长基线干涉网（European VLBI Network，EVN）组成的地球级超级望远镜，侦测到暗天体重力造成的极其微弱信号。团队发现，这暗天体质量约太阳百万倍，距离地球约百亿光年，相当于宇宙只有65亿年历史时的遥远区域。这是目前利用重力透镜测得质量最小的暗天体，侦测极限比以往成果低约百倍。为完成如此灵敏度，团队必须使用全球电波望远镜数组，创建一张极高精确度的天空形象。
红外线（黑白）与电波（彩色）叠加。名为B1938+666的系统，前景星系（环中心）形成此遥远星系美丽的爱因斯坦环。然电波波长下也同样明亮，呈现美丽的多重形象和重力弧（红色部分）。（Source：Keck/EVN/GBT/VLBA）
为了分析这批庞大且复杂的数据，团队必须开发新数值模拟算法，且只能用超级计算机运算。团队预估每星系包括银河系，都充满暗物质团块，但要找出它们，需要极大量运算分析。此次使用“重力成像”（gravitational imaging）特殊技术，是全新天文技术，能让天文学家看见宇宙不发光的质量分布，通过延展的重力弧（gravitational arc）寻找微小形变，团队首次看见这个不可见的暗物质。南非无线电天文台（SARAO）John McKean（共同研究者与配套论文主要作者）指出：“第一张高解析形象，我们马上注意到重力弧出现明显变窄，这是暗示某个质量团块存在的典型征兆。只有在我们与遥远电波星系间有另一团小质量物体，才会造成这种现象。”
放大图显示明亮电波弧出现“收缩”区域，正是由暗天体额外质量造成的重力透镜效应。团队利用精密数值模拟算法，成功重建暗天体重力形象（gravitational image）。弧线收缩白色区块即为暗天体所在位置。至今仍未在可见光、红外线或电波波段侦测到任何它的光。（Source：Keck/EVN/GBT/VLBA）
这项发现与主流冷暗物质理论（Cold Dark Matter Theory）一致，解释星系形成的核心基础之一。团队持续分析数据，以更深入了解这个神秘的暗天体，也在搜索宇宙其他区域，尝试用此技术找出更多低质量暗物质天体。如果不同天空区域也发现类似天体，且确定它们完全不含任何恒星或可见光源，那么某些关于暗物质本质的理论，可能会被推翻。
（首图来源：Pixabay）
