天文学家发现暗物质在早期宇宙星系中占主导地位 _暗物质

[C ii]低分辨率数据的P009−10（左）和J2318−3029（右）的强度图。黑色轮廓表示2、3、4、5、7、8、10、20、30×σ，其中σ是相应强度图中无线区域的均方根噪声。洋红色轮廓表示高分辨率数据的[Cii]强度，级别为2、4、6、8、10、12×σ 。白色和橙色虚线曲线表示低分辨率和高分辨率数据的−2σ 。低分辨率和高分辨率数据的合成光束在每个面板的左下角显示为白色和品红色椭圆。左侧面板中显示了一个10 kpc的比例尺，也适用于右侧面板。B.P.Venemans等人（2020）采用的类星体位置用黑色十字架标记。来源：改编自《天体物理学杂志》（2025）。DOI:10.3847/1538-4357/ada145
据Kavli宇宙物理与数学研究所（Kavli IPMU）：一个国际研究小组发现，在大约130亿光年外的星系中，暗物质主导着两个超大质量黑洞的光晕。他们的研究发表在《天体物理学杂志》上，为宇宙还很年轻时暗物质和超大质量黑洞之间的关系以及星系如何进化到今天提供了新的见解。
天文学家维拉·鲁宾是第一个发现暗物质在星系中发挥重要作用的人，她在20世纪70年代注意到，局部星系的外部以比预期更高的速度旋转，形成了后来被称为扁平旋转曲线的东西。
如果星系只由恒星和气体组成，并且遵守牛顿定律，那么星系的边缘将比靠近星系中心的峰值速度慢。鲁宾的观测只有在有大量不可见的物质（后来被称为暗物质）像光环一样包围星系的情况下才有意义，这些物质允许远离星系中心的恒星和气体以更高的速度移动。
此外，迄今为止，宇宙中的暗物质组装从未受到观测限制，尽管它对我们理解宇宙具有根本重要性，但仍然是未知的。
由东京大学卡夫利宇宙物理与数学研究所（Kavli IPMU，WPI）访问研究员、北京大学研究生秦岳飞领导的一个研究小组，包括卡夫利IPMU教授约翰·西尔弗曼、德克萨斯大学奥斯汀分校的藤本诚司博士和北京大学卡夫利天文与天体物理研究所副教授王冉，研究了约130亿光年外超大质量黑洞的暗物质含量。
西尔弗曼说：“维拉·鲁宾利用附近局部星系的旋转曲线为暗物质提供了第一个证据。我们正在使用同样的技术，但现在是在早期宇宙中。” 。
利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）和电离碳（C+）发射线的数据，研究人员能够揭示红移6时两个类星体宿主星系的气体动力学。通过研究每个星系的旋转曲线，他们发现暗物质约占其总质量的60% 。
星系中速度随半径的变化被蓝移气体（向研究人员移动）和红移气体（远离）捕获。
有趣的是，根据过去的研究，遥远宇宙中的旋转曲线显示星系边缘的减少，这意味着暗物质的比例很低。但费和西尔弗曼团队获得的数据显示了一条平坦的旋转曲线，类似于靠近地球的大质量盘星系，这表明需要更多的暗物质来解释高速。
该团队的发现揭示了暗物质和超大质量黑洞之间的复杂关系。它们为理解星系如何从早期宇宙进化到我们今天观察到的结构提供了一个关键的谜题。