在这张由哈勃太空望远镜拍照的图画中，充满在星系之间的是一些奥秘的蓝光弧。这些实际上是星团后边悠远星系的歪曲图画。全部正常物质和暗物质集合在星系团内部，它们一起的引力歪曲了时空，影响了穿过星系团向地球传达的光。
版权：美国国家航空航天局（NASA），欧洲航天局（ESA），J. Lotz和HFF团队（STScI）
暗物质的真实性质是世界中最大的疑团之一。科学家们正企图确认暗物质到底是由什么组成的，以便可以对其进行直接勘探，但咱们现在的知道有许多距离，很难知道咱们究竟在寻觅什么。宽视场红外巡天望远镜（Wide-Field Infrared Survey Telescope，WFIRST）勘探世界大规模区域的才干将经过探究一般物质和暗物质在空间和时刻上的结构及散布来协助咱们弄清楚暗物质是由什么组成的。
为什么暗物质是一个如此令人困惑的论题？科学家们初次置疑暗物质的存在是在80多年前，其时瑞士裔美国天文学家弗里茨·兹威基（Fritz Zwicky）调查到后发星系团（Coma Cluster）中的星系移动得如此之快，它们本应被抛向太空，却被看不见的物质经过引力效果与使其与星系团捆绑在一起。然后在20世纪70年代，美国天文学家维拉·鲁宾（Vera Rubin）在单个螺旋星系中发现了相同类型的问题。恒星向星系边际移动的速度太快，以至于不能被星系中的可见发光物质所操控 - 这些星系中一定有比咱们所能看到的更多的物质来将恒星保持在轨道上。自从这些发现以来，科学家们一向在企图使用稀疏的头绪来凑集这个谜题。
现在有各式各样的暗物质候选。咱们乃至不知道暗物质粒子的质量是多少，这使得咱们很难找到寻觅它们的最佳办法。因为暗物质的引力效应，WFIRST的宽视场查询将为经过迄今为止最具体的暗物质研讨供给全面的星系和星系团在世界中的散布状况。这些查询将对暗物质的根本性质供给新的见地，这将使科学家可以改善他们的查找技能。
大多数关于暗物质粒子性质的理论以为，它们简直从不与正常物质相互效果。即便有人把一大块暗物质扔到你头上，你也或许什么都看不见。你没有任何办法来勘探其存在 - 当涉及到暗物质时，你全部的感官都毫无意义。你乃至无法阻挠它径自穿过你的身体，冲向地心。
这不会发作在比如猫或人等惯例物质上，因为地上原子和人体原子之间的效果力阻挠咱们从地球表面掉落，可是暗物质的行为却很古怪。暗物质是如此不显眼，以至于用望远镜都看不见它。望远镜以人类肉眼看不到的光的方式（从无线电波到高能伽马射线）对世界进行观测。
暗物质“透镜”
假如暗物质是看不见的，咱们怎样知道它存在呢？虽然暗物质在大多数状况下不会与一般物质发作相互效果，但它的确会对一般物质发生引力影响（这也是几十年前暗物质是怎么被初次发现），因而咱们可以经过调查星系团（世界中最巨大的结构）来制作暗物质的存在地图。
这张哈勃太空望远镜的马赛克图显现了巨大的后发座星系团（Coma galaxy cluster）的一部分，它包括了1000多个星系，坐落3亿光年之外。其星系的快速运动是暗物质存在的第一个头绪。
版权：NASA，ESA，J. Mack （STScI）和J. Madrid（澳大利亚望远镜国家设备）
光总是沿直线传达，但时空（世界的组成部分）却因其内部质量的集合而曲折。所以当光经过一个质量体时，它的途径也会曲折：在曲折空间中是一条直线。正常状况下，在星系团邻近经过的光线会向星系团曲折会聚，然后发生增强的布景光源图画，有时还会发生多幅布景光源图画。这个进程被称为“强引力透镜”（strong gravitational lensing），它将星系团转变成巨大的天然望远镜，让咱们得以瞥见悠远的世界物体，而这些物体一般因为过分弱小而无法看见。
因为更多的质量会导致更强的透镜效应，引力透镜观测供给了确认物质在星系团中的方位和数量的办法。科学家们发现，咱们在星系团中看到的全部可见物质都不足以发生所调查到的歪曲效应。是暗物质供给了剩下的引力。
科学家们凭借NASA的威尔金森微波各向异性勘探器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，WMAP）等试验，经过丈量最前期世界中有多少一般物质以及有多少暗物质，证明了之前的调查成果。虽然一般物质构成了咱们所能看到的全部，但世界中所包括的暗物质有必要是一般物质的五倍以上，才干契合咱们的观测成果。
WFIRST将在从前暗物质研讨的基础上，使用所谓的弱引力透镜（weak gravitational lensing）来追寻较小的暗物质团怎么歪曲更悠远星系的显着形状。在这种更精密的尺度上调查透镜效应，将使科学家可以添补咱们对暗物质了解的更多空白。
该使命将丈量数亿星系中一般物质和暗物质的方位及数量。在整个世界前史中，暗物质一向推进着恒星和星系的构成及演化。假如暗物质是由重而移动速度缓慢的粒子组成，那么它将很简单集合在一起，WFIRST应该在世界前史前期观测到星系的构成。假如暗物质是由更轻、移动速度更快的粒子组成，那么将需求更长的时刻来构成团块，并构成大规模的结构。
WFIRST的引力透镜研讨将使咱们可以及时回溯，以追寻星系和星系团在暗物质影响下是怎么构成的。假如天文学家可以缩小暗物质粒子的候选规模，咱们就离在地球上直接勘探它们又近了一步。
来历：https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/wfirst-will-add-pieces-to-the-dark-matter-puzzle
