宇宙中的暗物质结构：未来十年光学天文学的前景

引力驱动的等级式结构形成的冷暗物质理论，通过解释物质在跨越宇宙学距离和时间大跨度上的分布，赢得了其作为范式的地位。然而，其核心信条，即宇宙中的大部分物质是暗的且奇异的，仍未被证实；暗物质假说足够大胆，以至于继续需要多样化的检验。虽然对暗物质粒子或其湮灭信号的局部搜寻可以证明该物质本身的存在，但对原位宇宙学暗物质的研究对于充分理解其在结构形成和演化中的作用至关重要。我们认为，引力透镜提供了对宇宙中暗物质最干净且最深远-reaching的探测，它可以与其他观测技术相结合，以回答将在未来十年推动该学科发展的最具挑战性和最令人兴奋的问题：次星系尺度上的质量分布是什么？星系盘如何在暗物质晕中形成，核球如何增长？CDM对晕结构的预测有多准确？我们能区分对新物质（暗物质）的需求与对新物理（偏离广义相对论）的需求吗？暗物质到底是由什么组成的？我们提出，该计划的核心工具应该是广域光学成像巡天，其真正价值通过高分辨率、多历元的光学/红外观测成像以及大吞吐量光学光谱观测的支持来实现。