在浩瀚的宇宙中，我們?nèi)庋劭梢姷男浅�、行星乃至人類自身，僅占宇宙物質(zhì)總量的約 5%。還有 27% 左右由一種既不發(fā)光、也不阻擋、反射或吸收光的神秘物質(zhì)組成——暗物質(zhì)。這種物質(zhì)如同幽靈般穿過普通物質(zhì)，無法直接觀測，卻通過引力主宰著宇宙的結(jié)構(gòu)�？茖W(xué)家們只能通過其引力對周圍普通物質(zhì)的影響來推斷其存在。剩余部分則是同樣神秘的暗能量。

圖丨相關(guān)論文（來源：Nature Astronomy）

2026 年 1 月 26 日，一項發(fā)表于《自然-天文學(xué)》（Nature Astronomy）的研究又將人們對暗物質(zhì)的研究向前推進了一大步：科學(xué)家利用美國國家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）數(shù)據(jù)，繪制出了有史以來分辨率最高、細節(jié)最豐富、覆蓋范圍最廣的暗物質(zhì)和星系圖譜。

該地圖的分辨率是此前哈勃空間望遠鏡所繪圖譜的兩倍，能夠提供更清晰的暗物質(zhì)分布視圖，包括新發(fā)現(xiàn)的暗物質(zhì)團塊和連接星系團的細絲結(jié)構(gòu)。這一地圖展示了暗物質(zhì)與可見的普通物質(zhì)相互重疊和交織，在塑造宇宙大尺度結(jié)構(gòu)中扮演著極為關(guān)鍵的角色。

（來源：NASA/STScI/J.）

圖譜聚焦于天空中一片被稱為“宇宙演化巡天”（COSMOS）的區(qū)域。該區(qū)域位于六分儀座，覆蓋天空約 2.5 倍滿月面積，是宇宙中被研究最深入的區(qū)域之一。過去幾十年間，全球科學(xué)家群體至少用至少 15 臺地面和空間望遠鏡（包括哈勃、韋布、錢德拉 X 射線望遠鏡、斯皮策紅外望遠鏡等）觀測過該區(qū)域。

他們的目標(biāo)是精確測量 COSMOS 中普通物質(zhì)的位置，并將其與暗物質(zhì)的位置進行比較。直到 2007 年，在一項由英國杜倫大學(xué)天體物理學(xué)家理查德·馬西（Richard Massey）和 NASA 噴氣推進實驗室（JPL）的天體物理學(xué)家杰森·羅茲（Jason Rhodes）主導(dǎo)的研究中，天文學(xué)家們用 NASA 哈勃太空望遠鏡的數(shù)據(jù)繪制出了該地區(qū)的第一張暗物質(zhì)地圖。

十九年后，理查德重返這片區(qū)域，和團隊一起，用更好的設(shè)備、更強大的數(shù)據(jù)更新了這一暗物質(zhì)圖譜。研究人員利用韋布望遠鏡進行了約 255 小時的深度觀測，在數(shù)百萬光年寬的星系團中識別出近 80 萬個星系，比地面天文臺的地圖多 10 倍，比哈勃空間望遠鏡（HST）的地圖多兩倍。

為了精確測量區(qū)域內(nèi)多個星系間的距離，他們還使用了由 JPL 設(shè)計、發(fā)射和管理的韋伯中紅外儀器（MIRI）以及其他空間和地面望遠鏡。其中，MIRI 的波長優(yōu)勢使其尤為擅長探測被宇宙塵埃云遮蔽的星系。

（來源：NASA/STScI/A. Pagan）

通過分析這些遙遠星系發(fā)出的光線在穿過空間時發(fā)生的極其微小的形變——即“弱引力透鏡效應(yīng)”，科學(xué)家成功逆推并還原了暗物質(zhì)的分布。論文第一作者、JPL 的天體物理學(xué)博士后戴安娜·斯科尼亞米利奧（Diana Scognamiglio）解釋稱，就像透過一塊扭曲的窗玻璃觀察窗外的景色，雖然景象發(fā)生了形變，但通過分析形變規(guī)律，我們可以精確測算出窗玻璃本身的質(zhì)地與形狀。

通過對比暗物質(zhì)、熱氣體排放和星系的分布規(guī)律，研究人員發(fā)現(xiàn)，暗物質(zhì)與普通物質(zhì)之間存在相當(dāng)高的重合度。數(shù)據(jù)顯示，在成千上萬個星系聚集的巨大星系團處，總能發(fā)現(xiàn)同樣巨量的暗物質(zhì)；而在連接星系團的纖細普通物質(zhì)“長鏈”上，暗物質(zhì)也如影隨形。

理查德形容道：“暗物質(zhì)與普通物質(zhì)并不僅僅是形狀相似，它們始終處于同一位置，相伴成長�！边@種高度的一致性有力地證明了暗物質(zhì)是宇宙的“隱形腳手架”，正是它的引力拉扯著普通物質(zhì)，才促成了星系、恒星乃至行星的誕生。

在這張圖譜中，我們甚至可以看到約 100 億年至 110 億年前的宇宙暗物質(zhì)團塊，那是宇宙的“正午”時期，恒星和星系正處于形成高峰期。研究表明，暗物質(zhì)在宇宙早期率先發(fā)生聚集，形成引力陷阱，從而加速了普通物質(zhì)的坍縮和早期恒星的誕生，將早期宇宙中的氫和氦轉(zhuǎn)化為更豐富的元素。

這種“加速”作用對于生命的出現(xiàn)至關(guān)重要。杰森推測，如果沒有暗物質(zhì)，宇宙中的首批恒星可能無法及時產(chǎn)生足夠的重元素來構(gòu)成像地球這樣的復(fù)雜行星。從這個意義上講，暗物質(zhì)雖然在日常生活中難以察覺、影響不大，卻“暗中”塑造了整個宇宙，甚至是地球生命得以存在的前提。

通過韋布望遠鏡，人類終于能夠看清支撐宇宙的脊梁，而這也為解決宇宙膨脹等更大尺度的科學(xué)謎題奠定了基礎(chǔ)。下一步，研究團隊計劃通過分析結(jié)構(gòu)間的距離，將這張二維地圖升級為三維動態(tài)模型。

此外，斯科納米利奧計劃利用今年即將發(fā)射的南�！じ窭姿埂ち_曼空間望遠鏡（Nancy Grace Roman Space Telescope），對比 COSMOS 區(qū)域大 4,400 倍的范圍進行測繪，其分辨率雖不如 JWST，但有望揭示暗物質(zhì)的基本屬性及其在漫長宇宙歷史中的演變。

（來源：NASA/Jolearra Tshiteya）

東北大學(xué)物理學(xué)助理教授、該研究的參與者杰奎琳·麥克利里（Jacqueline McCleary）表示，他們的團隊將繼續(xù)通過普通物質(zhì)和暗物質(zhì)圖譜，深入調(diào)查宇宙中暗物質(zhì)的數(shù)量、星系的組裝以及宇宙膨脹的程度。

要想實現(xiàn)更精細的暗物質(zhì)觀測，可能仍需等待宜居世界天文臺（Habitable Worlds Observatory）等下一代超高精度望遠鏡投入使用。暗物質(zhì)的真實本質(zhì)仍然是“當(dāng)今科學(xué)界最大的懸而未決問題之一”，人們對宇宙真相的探索遠未結(jié)束。

參考資料：

1.https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-reveals-new-details-about-dark-matters-influence-on-universe/

2.https://www.jpl.nasa.gov/images/pia26703-dark-matter-revealed-in-webb-hubble-observations/

3.https://apnews.com/article/dark-matter-galaxies-map-james-webb-telescope-150691a1349cd39961ca24ab0e87c688

4.https://www.scientificamerican.com/article/jwst-unveils-most-intricate-map-yet-of-cosmic-dark-matter/

5.https://news.northeastern.edu/2026/01/26/dark-matter-map/

6.https://www.nature.com/articles/s41550-025-02763-9

7.https://www.nature.com/articles/nature05497

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