暗物質與普通物質 不只通過引力作用

一份新研究發現，70億光年之外幾百個星系內暗物質環的密度比銀河系附近星系內暗物質環的密度大。研究推測這說明暗物質與普通物質會發生某種作用，而這與現在標準宇宙模型提出的說法不一致。

標準宇宙模型是現在被多數科學家認可的解釋宇宙的理論框架。暗物質是在這個框架下宇宙中必需存在一種重要物質，佔宇宙物質總量的大約84%。雖然進行了大量的探測實驗，科學家至今還沒能探測到暗物質具體由怎樣的粒子組成，但是這個理論仍然被最多人所接受。

科學家以前所探查的多數是在銀河系附近的一些螺旋星系內暗物質的分布情況，發現基本上所有的螺旋星系都被暗物質包圍著。暗物質都是從這些星系的中心發出，以相同的密度覆蓋至星系周圍一定的半徑範圍。而且，所有星系內暗物質的分布密度是一樣的，是一個常量。

科學家從宇宙內各個星系、物質所受的引力中推測暗物質的存在，以及它所佔物質總量的比例。

標準理論模型認為，除了引力之外，暗物質不與普通物質發生任何互動。普通物質指的就是現在科學家能探測到的各種物質的總稱。

這份新研究觀測了距離地球70億光年之外三百多個星系內的暗物質分布情況。

也就是說，現在科學家看到的情形是這些星系和它們那裏的暗物質在距今70 億年前的景象，這些信息現在才能抵達地球被科學家接收到。

結果顯示，這些星系內也有暗物質，那裏的暗物質也是從星系的中心擴展向四周分布，覆蓋至一定的半徑範圍。但是，那裏的暗物質更緊湊一些，換句話說，那時候暗物質的分布密度比銀河系附近星系內的暗物質分布的密度要大一些。

這份研究由此推測，這可能是暗物質與普通物質相互作用後的結果，從而改變了暗物質環的密度。而標準宇宙模型認為暗物質與普通物質不會發生除了引力之外的互動，也對此無法作出解釋。

主要研究者意大利國際高等研究院（Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati，縮寫為SISSA）的高裏‧夏爾馬（Gauri Sharma）說，這項發現提出了一個有意思的問題，是探索暗物質特性的一個新線索。

另外，這對「λ冷暗物質模型」（ΛCDM，宇宙標準模型理論內的重要一部分）、熱暗物質（Warm Dark Matter）、自作用暗物質（Self-Interacting Dark Matter）、超輕暗物質（Ultra Light Dark Matte）等各種描述暗物質的理論框架提出了挑戰。

夏爾馬說：「這些模型必須能夠解釋這些星系暗物質環隨著時間推移的演化規律。這些遙遠的星系為了解暗物質的真面目打開了新的窗口。」

這份研究1月11日發表於《天文學和天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）期刊。◇

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