最近，国际科学杂志《自然》发表了由国家天文台研究员王杰领导的国际研究小组的一项重要理论发现。他们利用超级计算机和一种全新的多重放大模拟技术，在目前的标准宇宙学模型下，获得了宇宙中从最小类地质量到质量超星系团的暗晕内部结构的清晰图像。

　　在宇宙中，大约85%的物质成分是暗物质，其物质性质与构成恒星、行星和人类世界的普通物质有很大不同。这些暗物质重力坍缩形成的结构称为暗晕。普通物质的气体被冷却，聚集在暗晕的中心，从而形成明亮的恒星、星系和整个明亮的世界。

　　宇宙中质量的暗晕是由数百个亮星系组成的巨型星系团，其质量约为太阳的一万亿倍，其性质已被天文学家广泛研究。因为恒星和星系只能在比太阳重一百万倍的暗晕中形成，那些相对较小的暗晕在整个宇宙的演化历史中只能保持“暗”。它们很丰富，但人类对它们知之甚少。根据流行的暗物质属性模型，宇宙中最小暗晕质量可能等于地球的暗晕质量。

　　“我们只能依靠超级计算机通过模拟宇宙的演化来研究这些暗超微暗晕。”国家天文台的一名合作者强调，科学家需要开发一种新技术，以便在整个宇宙背景下研究只有太阳系大小的暗晕的内部结构。

　　从未知开始，中国、德国、英国和美国的国际研究团队花了五年时间开发和测试模拟程序，运行了一系列超放大的宇宙模拟，最终使质量放大倍数超过30个数量级，即100万亿倍。

　　这个数字是什么意思?"这种在宇宙典型区域的超放大模拟需要用八个“放大镜”放大。放大相当于在张越手表的图片上发现一只跳蚤。"杜伦大学的合著者卡洛斯·弗兰克教授说，光是这一点就对科学家模拟原始条件的程序的准确性和可靠性提出了巨大的挑战。"这个挑战在我们整个研究领域从未遇到过。"卡洛斯·弗兰克说。

　　忠实的妻子。通过这些超级放大的模拟，研究小组能够以可靠和详细的方式研究从地球到超星系团的质量暗晕的形成、演化和内部结构。

　　“人们一直推测，那些小的暗晕应该和大家熟悉的大的暗晕内部结构不同。”但令王杰和其他人惊讶的是，他们发现所有大质量的暗晕都有非常相似的内部结构:中心致密，向外逐渐变薄，大量较小的暗物质团围绕在相对较外层的空间。

　　“如果不知道尺度，很难区分巨大的星系团暗晕和只有地球质量大小的超微型暗晕。”王杰说。

　　对小质量暗晕内部结构的这些理解将使天文学家能够使用各种工具来探测它们，例如引力透镜、动力学和伽马辐射爆发监测。根据目前的一些理论，大量暗物质粒子会在稠密的暗晕中心相互碰撞，从而湮灭产生伽马辐射爆炸。

　　“我们的结果预测，大部分辐射来自超微型暗晕，这些暗晕太小，无法形成恒星。”德国马克斯·普朗克天体物理研究所的合作者西蒙·怀特教授说:“在未来，伽马射线观测可能会捕捉到这些辐射信号，这将让我们一瞥这些宇宙中‘超级矮星’的‘真实内容’。这将有助于我们检验关于暗物质本质的假设——暗物质可能不是‘完全’黑暗的。"