暗物質存在新證據：在古老星系中的表現有所不同

據國外媒體報道，暗物質研究人員對這種物質仍然不甚瞭解，但如今他們至少知道了一點：暗物質在古老星系邊緣處的表現與在新星系中有所不同。暗物質是指宇宙中那些我們看不見的物質。它佔了宇宙質量的大部分，但不會發出光線。不過，它們的引力可以作用於一切物體。宇宙中的全部物質都好像被一大團沉重的、看不見的東西拉扯著一樣。但天文學家還不確定這種“東西”究竟為何物。

計算機模擬顯示，當星系中有新恆星形成時，暗物質會從星系中央向外流出。這一結果與實際觀測基本相符。

不過，今年1月3日發表在期刊《皇家天文學會月報》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上的一篇新論文也許可以幫我們縮小該物質的可能範圍 。

科學家已知存在的大部分暗物質都位於所謂“光暈”、即星系內部的雲團之中。但有一個問題：根據計算機模擬結果，這些暗物質核的表現並不符合它們應有的表現。

科學家在搭建暗物質光暈的行為模型時，這些結構通常會形成特定的形狀：暗物質往往會在星系中央形成緻密的球體，四周圍繞著絲絲縷縷的暗物質。天文學家將其稱為暗物質的“尖峰”（cusp）分佈。但在現實中，許多星系的暗物質似乎都分佈在星系外圍，圍繞著一個似乎並不存在暗物質的“核心”旋轉。天文學家將這一差異稱為“峰-核”問題（“cusp-core” problem）。

該問題有一個較為流行的解釋，名叫“自相互作用暗物質模型”（SIDM），認為暗物質不僅完全超出了能被人類探測和理解的物理範疇，還會通過某種未知力量與自身發生相互作用。假如暗物質與自身互動的方式不同於其與普通物質之間的相互作用，便可以解釋暗物質是如何從星系中央轉移到邊緣地帶的。

但此次發表的新研究指出，這種解釋也許把事情複雜化了。還有一種力也可以將暗物質從星系中央驅趕出去：暗物質加熱。恆星形成過程中產生的能量與強風可以將暗物質吹離星系中央。但這一現象缺少直接證據，而且就算有證據，也不清楚這種加熱機制是否足以解釋暗物質分佈模型與實際觀測之間的差異。

不過這篇新論文提出，暗物質加熱的確是正確的解釋。

論文作者們研究了16個矮星系，它們可大致分為兩類：一類星系早在數十億年前就不再有新的恆星生成，而另一類星系停止產生恆星的時間較晚、或目前仍有恆星形成。

研究人員發現，年齡較大、活躍度較低的星系中往往存在暗物質尖峰，即中心區域分佈有大量暗物質。而較活躍的星系中央則通常不存在暗物質。

這一新發現說明暗物質加熱現象的確存在，並且在暗物質的行為表現中發揮了重要作用。很久之前便不再產生恆星的星系擁有的能量較少，無力將暗物質驅離星系中心。在這些情況下，暗物質的表現方式剛好與簡單模型的預測相符。而在恆星形成更加活躍的星系中，加熱現象更加頻繁，因此其中暗物質的行為表現會與模型發生偏離。

假如這一發現正確，暗物質的可能範圍便會因此縮小。不過縮小得也有限，因為這個範圍本來就不大，它必須是一種能夠被從含有許多新生恆星的星系中央吹出來的物質。該結果也許還意味著，科學家不必提出各種各樣千奇百怪的暗物質性質、藉此解釋該物質的行為特徵。

總之，目前科學家尚未達成定論。研究人員在論文中承認，他們用來模擬暗物質的方法遭遇了一些批評。宇宙中也許還存在其它星系，其中暗物質的分佈可能介於“峰”與“核”之間，使局面進一步複雜化。

不過就目前而言，暗物質科學家們也算是找到了又一片證據。