一个国际研究小组利用斯巴鲁望远镜上的超级Suprime-Cam所收集的第一年的数据，创造并分析了史上最深的暗物质地图。
包括来自普林斯顿大学、日本和台湾的科学家在内的超级超级质谱仪(HSC)调查合作小组，利用大约1000万个星系图像中的微小引力扭曲，对宇宙中物质的“块状”或不均匀分布进行了精确测量。
通过将这一测量结果与欧洲航天局普朗克卫星对宇宙微波背景的观测和其他宇宙学实验相结合，研究小组已经能够进一步限制主导宇宙的暗能量的性质。他们在9月25日发表在网上的一项研究中分享了他们第一年收集数据的结果。
左图:背景为6个HSC观测区之一推断出的宇宙三维暗物质图，颜色为深浅不一的蓝色:较亮的区域暗物质较多。这张图是由HSC数据中星系形状的扭曲推断出来的，用白色的棍子表示。杆长代表变形量，杆的角度与变形方向相对应。右图:在到达斯巴鲁望远镜之前，来自遥远星系的光穿过宇宙，并被宇宙中不同时期的物质折射，使测量成为可能。
研究小组使用日本斯巴鲁望远镜的国家天文台进行了HSC的调查。斯巴鲁望远镜位于夏威夷大岛Maunakea山顶附近，海拔13803英尺，是世界上最好的天文遗址之一。一个大的主镜(27英尺宽)，一个广角相机，一次拍摄可以观察到九个满月大小的区域，以及高超的图像质量，使望远镜非常适合对天空进行广泛而深入的成像调查。
宇宙中超过80%的物质被认为是暗物质，一种神秘的物质形式，不是由构成我们身体的普通原子构成的。虽然暗物质无法被直接观测到，但阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预测的引力效应会导致遥远星系发出的光在穿越宇宙时发生拉伸和挤压，从而扭曲了它们的表面形状。
斯巴鲁望远镜可以探测到这种被称为“引力透镜”的拉伸和挤压现象，从而观察宇宙结构的增长，从而解开暗物质和暗能量的奥秘。新的观测结果与被称为“宇宙常数”的暗能量的最简单模型是一致的，这个模型的基础思想可以追溯到爱因斯坦。
暗物质的引力透镜效应很弱，仅造成HSC远星系图像1%的失真。就像一幅点画，这些数以百万计的微小扭曲，共同构成了宇宙物质分布的三维图景。
研究人员精确地描述了暗物质分布的波动——有时被称为“块状”或“块状”——以及从宇宙的青春期到成年的数十亿年间块状物质的变化。这种块状结构是一个关键参数，它描述了宇宙是如何从大爆炸后最初的平稳状态发展到今天我们所看到的星系、恒星和行星的。
其他卫星，包括美国宇航局的宇宙背景探测器、威尔金森微波各向异性探测器和欧洲航天局的马克斯·普朗克卫星，已经观测到了宇宙中最早的光——宇宙微波背景，它是在宇宙只有38万年的时候产生的。他们发现，早期的宇宙出奇地平滑，暗物质的密度只有十万分之一的细微变化。随着时间的推移，暗物质的引力把更多的物质带到稍微密集的区域，使它们变得更密集，从而使引力更强，从而吸引更多的暗物质，如此类推，直到它们创造出恒星、星系和星系团。另一方面，暗能量将这些结构拉开;因此，宇宙结构的增长依赖于暗物质和暗能量之间的竞争。
“对宇宙结构的精确测量揭示了这种舞蹈——以及暗物质构成这种结构的程度，以及暗能量将其拉开的程度，”普林斯顿大学天体物理科学副研究员埃莉诺·迈德辛斯基(Elinor Medezinski)说。
超级suprim – cam所收集的高精度数据得出的结果与其他透镜观测结果非常相似，包括在智利的Victor Blanco望远镜上进行的暗能量观测，该望远镜观测的是更明亮的星系，因此距离更近。不同距离的结果的一致性，从而宇宙时代的结果的一致性，使研究人员受到鼓舞。
为了避免确认偏误的风险，即当结果证实之前的研究时，倾向于停止进一步的分析，HSC团队对他们的数据进行了“盲分析”。
“我们进行所有的测试我们的目录没有看到宇宙学参数的实际值的分析或与其他实验的结果相比,等到我们完全满意结果之前,允许自己去检查他们的宇宙的意义,”詹姆斯·博世说数据分析团队的成员之一在普林斯顿大学和研究报告的合著者。
与普朗克卫星(右图)预测的宇宙相比，弱透镜观测(如HSC)更倾向于选择稍微不那么块状的宇宙(左图)。天文学家还不确定这是否是统计上的波动。
到目前为止，HSC的数据表明，与普朗克卫星预测的相比，宇宙的块度略有下降，“但目前尚不清楚这种差异是统计上的波动，还是为我们的宇宙学模型指出了可能的新成分，”普林斯顿大学(Princeton)博士后研究员克里斯托瓦尔·西丰(Cristobal Sifon)说。“需要更多的数据来回答这个问题。”
在最初的一年里，HSC总共使用了90个夜晚，覆盖了整个计划区域的10%，观测了大约3000个满月大小的天空。当调查完成后，它应该对宇宙学参数施加更严格的限制，加深天文学家对暗物质和暗能量的理解。
“我们只覆盖了最终调查区域的十分之一，”迈克尔施特劳斯(Michael Strauss)说。“当调查完成时，它有可能通过揭示暗能量的行为，加深我们对标准宇宙学模型的理解。”
从宇宙“宇宙学剪切功率谱与斯巴鲁超级Suprime-Cam第一年的数据,”由Chiaki Hikage Masamune Oguri,隆Hamana, Surhud,雷切尔•曼德尔鲍姆Masahiro高田,费边Kohlinger, Hironao Miyatake, Atsushi Nishizawa,詹姆斯·博世Jean优惠券,安妮·Ducout Bau-Ching谢长廷,Yutaka Komiyama,弗朗索瓦•Lanusse狼烟Leauthaud,埃丽诺Medezinski,崇光百货Mineo, Satoshi宫崎骏,越前Murata,仁Murayama, Masato Shirasaki,克里斯托瓦尔Sifon,梅兰妮Simet,Joshua Speagle、David Spergel、Michael Strauss、Masayuki Tanaka和Shiang-Yu Wang于9月25日在arxiv.org上公开，并已提交给日本天文学会的期刊出版物。
超级超级太阳- cam (HSC)合作项目包括日本和台湾的天文团体，以及普林斯顿大学。HSC仪器和软件是由日本国家天文台(NAOJ),科维宇宙的物理与数学研究所(卡夫里IPMU),东京大学的高能加速器研究组织(KEK),台湾中央研究院天文和天体物理学研究所(计画)和普林斯顿大学。日本内阁府、文部科学省、日本科学促进协会、日本科学技术厅、东丽科学基金会、NAOJ、Kavli IPMU、KEK、ASIAA和普林斯顿大学为第一个项目提供了资助。