一个国际宇宙学家和天体物理学家团队，由普林斯顿大学以及日本和台湾的天文学界领导，包括卡内基梅隆大学的研究人员，使用宇宙宇宙学模型的精确测量发现宇宙稍微不那么“团块” 而不是它应该基于宇宙学标准模型。 他们的发现可能有助于更好地理解暗物质，该发现使用了 Hyper Suprime-Cam 第 3 年结果中的数据，并包含在 arXiv 上的一系列五篇论文中。

暗能量和暗物质构成了宇宙的 95%。 由于看不见暗物质，因此无法直接测量。 相反，研究人员必须通过测量信息对星系和恒星等其他可见物体的影响来获取信息。

一种方法是测量一种称为弱引力透镜的现象。 随着宇宙自大爆炸以来不断膨胀，暗物质和星系被引力吸引在一起，导致整个宇宙中物质呈块状分布。 当光线从遥远的星系向地球传播时，这些物质团块会产生引力，使光线发生弯曲。 因此，当用望远镜观察星系时，得到的图像会略微失真。 通过测量这些扭曲，研究人员可以更多地了解宇宙中物质的分布以及暗物质和暗能量的性质。

新论文使用的数据来自 Hyper Suprime-Cam (HSC) 巡天，这是一项由日本 8.2 米斯巴鲁望远镜在夏威夷 Maunakea 山顶进行的广域成像测量。 该数据集包括 2500 万个星系在数十亿年前出现时的测量值。 通过对如此多的星系进行测量，研究人员能够结合使用复杂的计算机模拟和 HSC 的观测结果，对弱引力透镜进行非常精确的分析。

他们发现宇宙暗物质的团块度值（称为 S8）为 0.78。 虽然这个数字与其他最近的引力透镜调查发现的结果一致，但它不符合 S8 值 0.83，该值源自宇宙最早时期发出的辐射，称为宇宙微波背景 (CMB)。

结果表明，这两个数字之间的差异可能并非巧合。 这可能表明两次测量中的一次存在无法识别的错误，或者称为 Lambda 冷暗物质模型的标准宇宙学模型可能不完整。

Rachel Mandelbaum（在新窗口中打开）说：“HSC 弱透镜组在确保我们的弱透镜结果可靠方面做得非常细致，结果与 CMB 不一致的可能性大约为 5%，这只是偶然。” ，物理学教授，卡内基梅隆大学 McWilliams 宇宙学中心(opens in new window) 成员，以及 HSC 合作成员。 “重要的是用未来的数据集来确认这一结果，这些数据集可以使测量更加精确，并继续完善我们对潜在系统偏差的理解。 但这一结果是超越 Lambda 冷暗物质宇宙学范式的潜在物理学的诱人暗示。”

对 HSC 弱引力透镜数据使用了三种不同的分析技术。 数据目录的开发和验证由李向崇在东京大学攻读博士期间领导。 分析是盲目的，因此研究人员无法相互比较结果，甚至无法查看他们的结果，直到他们完成了对分析的所有完整性检查。 公布结果后，他们欣喜若狂地看到所有方法都得出了关于 S8 的相同结论。

李现在是卡内基梅隆大学的博士后研究员，与曼德尔鲍姆一起工作，领导了真正的空间分析。 该分析通过测量不同时间点星系形状的相关性，确定了星系图像是如何被物质（包括暗物质）透镜化的。

其他论文使用傅立叶空间分析，绘制星系形状并测量傅立叶空间中暗物质密度场的功率谱，以及 3x2pt 分析，通过将 HSC 收集的星系形状数据与 BOSS 密度分布相结合来约束宇宙学常数 前景星系。

“真实空间和傅里叶空间分析对不同尺度的物质分布信息敏感，对系统误差有不同的反应。 进行两次独立的盲法分析是验证宇宙学约束稳健性的重要测试，”李说。 “3x2pt 分析包括来自 BOSS 星系密度分布的可观测值，它为测量提供了独立的信息。”

HSC 数据的大部分分析依赖于卡内基梅隆大学物理学研究生张天庆开发的方法。 一种是统计原理方法(opens in new window)，用于传播 HSC 星系红移（或距离）测量的不确定性。 第二种方法 (opens in new window) 确定了点扩散函数的影响，它描述了大气湍流和望远镜光学器件以及探测器对弱透镜观测的综合影响。

“我们的工作是保护宇宙学结果免受点扩散函数中变量影响的‘最后一道防线’，”张说。 “虽然 HSC 享有地球上最好的大气条件之一，并配备了最先进的光学和探测器系统，但这个问题仍然是一个巨大的挑战。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。