当我们凝视星际空间时，有证据表明无处不在。 这是星系的旋转，不能仅用可观测物质来解释。 它是星系聚集在一起的方式，以及光在宇宙中传播的路径。 我们无法直接看到暗物质，但它对其他物体的影响使我们能够在大比例尺上相当全面地绘制地图。
然而，在离地球更近的地方——实际上是在银河系内——以及亚银河系尺度上，暗物质的影响要小得多，因此更难绘制地图。 但一项新技术最终可以找出银河系暗物质的隐藏位置，方法是在暗物质经过恒星前方时寻找恒星发出的光线中的扭曲现象。
暗物质是宇宙中最令人困惑的现象之一。 我们无法直接探测到它，所以我们不知道它是什么，但我们确实知道宇宙中的重力不能单独用正常可观测物质（我们称之为重子物质）来解释。
20世纪30年代，天文学家弗里茨·兹威基发现，如果后发星团中的星系仅由正常物质结合在一起，它们的旋转速度将超过其内部物体的逃逸速度。 如果这些星系仅由重子物质组成，它们就会飞散。
有什么东西正在产生额外的重力。 我们不知道那东西是什么，所以我们称之为暗物质。 此后人们以其他方式观察到暗物质的影响，宇宙学家计算出暗物质约占宇宙物质的 85%。
其中之一是引力透镜效应。 根据理论，质量弯曲它周围的时空。 对于较小的物体，其可观察到的影响可以忽略不计，但对于真正的大质量物体（例如星系团），时空的弯曲更加明显，导致光在穿过该区域时形成弯曲的路径。
引力透镜。 （NASA、ESA 和 L. Calçada）
在他们的新论文中，由纽约大学理论物理学家 Siddharth Mishra-Sharma 领导的研究小组提出了一个检测银河系单个恒星引力透镜的框架，以检测局部暗物质。
当暗物质经过恒星前面时，理论上它应该改变恒星的亮度，使恒星看起来在移动。 这种现象已经被预测了几十年，被称为天体测量弱引力透镜效应（天体测量学是研究恒星运动的学科），但其影响如此之小，检测到它是一个成反比的挑战。
米什拉-夏尔马和他的同事提出，天体测量的弱引力透镜效应可能无法在单个恒星中检测到，而是在恒星群中检测到。
“在本文中，我们提出了一种新技术，通过对遥远来源的集体透镜效应来表征银河系亚结构的总体特性，”他们在论文中写道。
“我们表明，通过不久的将来的天体测量观测，有可能在统计上检测到冷暗物质子晕、致密天体以及由标量场暗物质引起的密度波动。”
通过非常精确的天体测量观测，该团队的框架将允许天文学家通过分析恒星和星系的速度和加速度的分布来推断暗物质的存在。 他们还将他们的技术应用于许多模拟场景，并发现这些分布根据暗物质的类型而变化，因此该框架还可以帮助验证暗物质模型。
他们发现，太阳围绕银河系中心的轨道会在分布中引入不对称性，这有助于将天体测量的弱引力透镜信号与噪声分开。
我们目前拥有的最全面的天体测量目录来自欧洲航天局盖亚卫星，一个正在进行的项目，以迄今为止最高精度的三维空间绘制银河系地图。 该团队确实尝试将他们的框架应用于盖亚数据，发现数据集中的噪声水平太高，无法检测到合适的信号。
但他们也指出，未来的盖亚数据发布以及即将推出的望远镜可能会返回更好的结果。
“通过诸如平方公里阵列和南希·格雷斯·罗马太空望远镜等近期勘测提供的天体测量数据集可能带有一系列动机良好的新物理场景的子结构特征的印记，例如冷暗物质、致密物质的存在暗物体和标量场暗物质，”他们在论文中写道。
“尽管当前的仪器噪声水平不利于对新物理学的现实搜索，但我们的原理验证分析可以以简单的方式延续并应用于未来的天体测量数据集，包括即将发布的盖亚数据中的数据集。”
该研究发表于物理评论D。
