“模糊”的黑暗物质可能已经在整个宇宙早期就创造了巨大的丝网

一项新的研究表明，暗物质是构成宇宙质量和能量四分之一的神秘物质，它可能是由极微小的轻质粒子组成的。这种“模糊”的暗物质形式（由于这些微小粒子的波长会在一个巨大的区域上被涂抹掉）而被命名，它将改变宇宙历史的进程，并产生长而纤细的细丝，不像早期宇宙中的簇状星系，根据模拟，这些发现具有观察意义，即将出现的望远镜将能够追溯到这一早期时期，并有可能区分不同类型的暗物质，从而使物理学家能够更好地理解其性质。

图片：©MARK GARLICK /科学照相馆）

暗物质是在整个宇宙中发现的未知大量物质。它不会发出任何光（因此被称为暗物质），但是它的引力作用有助于将银河星团束缚在一起，并导致银河边缘的恒星旋转得比原先还要快。许多科学家认为，大多数暗物质是冷的，这意味着其移动相对较慢。但是，有完全不同的想法，例如它可能很小又模糊，这意味着它会因为轻巧而迅速移动。普林斯顿大学天体物理学研究生，新论文的合著者拉克兰·兰卡斯特说：“我们的模拟表明，在具有模糊暗物质的宇宙中，形成的第一批星系和恒星与具有冷暗物质的宇宙看上去非常不同。”在《物理评论快报》上对《生命科学》说。兰开斯特解释说，关于暗物质的最常见推测表明它是由弱相互作用的大质量粒子（WIMP）组成，其质量是质子的几十倍或几百倍。

使用这种暗物质的模拟非常有利于重建宇宙的大规模结构，包括被气体和尘埃的种类似蜘蛛状的长丝包围的空旷空间的巨大空隙，这种结构被称为宇宙网。但是在较小的尺度上，这样的模型包含了许多天文学家用望远镜观察到的差异，按照这种标准的观点，暗物质应该堆积在星系的中心，但是没有人星系的中心看到过。

相反，根据麻省理工学院的一份报告表明，模糊暗物质可能是令人难以置信的光，可能是电子质量的白亿分之一。兰卡斯特说，量子力学指出粒子也可以被认为是波，其波长与质量成反比。因此，这种光粒子的波长将长达数千光年。因此，模糊的暗物质比冷的WIMP暗物质更难聚在一起。在模拟中，兰卡斯特和他的合伙人表明，一个寒冷的暗物质宇宙将具有相对较快地由球形光晕形成的星系。但是模糊的暗物质反而会聚结成一串又长又稀疏的物质“比束状星系更大的细丝，”兰开斯特说，然后星系会诞生得更大或更晚。

暗物质在星系中心的堆积也将更加困难，这可能解释了为什么天文学家在观察星系时没有观察到这种团块，智利的大型天气观测望远镜（LSST）和在世界范围内建造的30米级望远镜等仪器将很快可以追溯到宇宙的某些最早时期。兰开斯特说，预计它们将在未来十年开始获取数据，这意味着“我们要么开始看到模糊暗物质的影响，要么就开始排除它们。”哥伦比亚大学的天体物理学家耶利米·奥斯特里克（Jeremiah Ostriker）并未参与这项工作，尽管其他研究人员已经推测出了暗物质的模糊性，但新的模拟方法在研究其宇宙学效应方面做得更加谨慎。OStriker补充说：“这有助于概述这种变体理论中结构形成的细节。”“这是目前最有趣的变体理论之一。”兰开斯特说，他的团队未来的模拟可能会集中在捕获模糊暗物质影响的更多细节上，从而可能使天文学家更好地了解他们希望通过望远镜看到的东西。

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