新研究表明：暗物质可能不会与引力互相作用

天文学家们又回到了暗物质可能是什么样子的黑暗中，新的观测结果显示这一神秘物质可能与引力无关，而不是与引力力相互作用。英国杜伦大学的安德鲁·罗伯逊博士将于4月6日在利物浦的欧洲天文与空间科学周上发表新的研究成果。三年前，杜汉姆领导的国际研究小组认为他们在最终确定暗物质是什么方面取得了突破。

哈勃太空望远镜拍摄的4个巨型星系的中心在Abell 3827中心，近三个小时的曝光显示了人眼可见的波长，以及近红外线，这是2015年最初的研究中使用的。在星团后面的一个更遥远的星系被扭曲的图像被模糊地看到，围绕着四个星系。图片：NASA/ESA/Richard Massey (Durham University)

使用哈勃太空望远镜的观测结果显示，Abell 3827星团中的一个星系——距离地球约13亿光年——已经与围绕它的暗物质分离。在碰撞过程中，如果暗物质与引力以外的力相互作用，那么这种偏移就会被预测出来，这可能会为物质的存在提供线索。从地球上可以看到Abell 3827星团的机会取向，使其能够对其暗物质进行高度敏感的测量。然而，同一组天文学家现在说，最近的观测数据显示，Abell 3827星团中的暗物质并没有与它的星系分离。测量结果与暗物质只感觉到引力的关系是一致的。

该研究的主要作者、英国杜伦大学(Durham University)河外天文学中心的理查德·梅西博士(Dr Richard Massey)说：对暗物质的研究令人沮丧，但这是科学。当数据改变时，结论可以改变。与此同时，对暗物质的寻找也揭示了它的本质。只要暗物质不与周围的宇宙相互作用，就很难弄清它到底是什么。宇宙由大约27%的暗物质组成，其余大部分由同样神秘的暗能量组成。普通物质，如行星和恒星，贡献了宇宙中相对较小的5%。暗物质比科学所理解的其他粒子多五倍，但没有人知道它是什么。

在Abell 3827星团中心的四个中心星系，在更广泛的波长范围内，包括哈勃太空望远镜成像在紫外线(显示为蓝色)和Atacama大毫米阵列成像在非常长的(亚毫米)波长(显示为红色等高线)。在这些波长处，前景集群变得几乎透明，使得背景星系更加清晰可见，现在更容易确定背景星系是如何被扭曲的。图片：NASA/ESA/ESO/Richard Massey (Durham University)

然而暗物质是宇宙今天看起来的一个重要因素，因为没有它额外引力的约束作用，像我们银河系这样的星系在旋转时就会分裂。在这项最新的研究中，研究人员使用了位于南美洲智利的阿塔卡马大毫米阵列(ALMA)来观察Abell 3827星团。阿尔玛从一个不相关的背景星系中发现了被扭曲的红外光，揭示了在之前的研究中未被确认的暗物质的位置。研究报告的共同作者，明尼苏达大学的Liliya Williams教授说：我们用ALMA比哈勃太空望远镜得到了更高分辨率的星系，暗物质的真实位置比我们之前的观测更加清晰。

虽然新研究结果显示暗物质和它的星系在一起，但研究人员说这并不一定意味着暗物质不会相互作用。暗物质可能只是相互作用很小，或者这个特定的星系可能会直接向我们移动，所以我们不会期望看到它的暗物质向侧面移动。在过去的两年里，一些关于非标准暗物质的新理论被发明出来，很多都是在杜伦大学用高性能的超级计算机模拟出来。罗伯逊是这项研究的合著者，他在杜伦大学的计算宇宙学研究所工作，他补充道:“暗物质的不同特性确实会留下一些明显的迹象。将继续寻找大自然来做我们需要的实验，从正确的角度去看它。

一个特别有趣的测试是暗物质相互作用使暗物质团变得更加球状，这是接下来要找的东西。为了测量数百个星系团的暗物质，并继续进行这项调查，杜伦大学刚刚帮助建造了新的超级位望远镜，它通过一个巨大的氦气球在地球大气层上方升起，从而获得了清晰的视野。这项研究是由英国皇家学会和英国科学技术设施委员会和美国国家航空航天局资助的，这一发现将刊登在《皇家天文学会月刊》上的一篇新论文中。

博科园-科学科普｜参考期刊：皇家天文学会月报｜来自：皇家天文学会