科技日報記者 吳長鋒
記者從中國科學技術大學獲悉，該校王慧元教授研究團隊首次在觀測中發現彌散矮星系超強的成團性，證實了宇宙中神秘的“暗物質暈集聚偏置”現象，為理解暗物質本質、宇宙大尺度結構與星系協同演化提供了重要線索。該成果21日發表在國際期刊《自然》上。
暗物質是一種看不見、不發光的神秘物質，它通過引力悄然塑造著宇宙的結構，主導著星系的形成與演化。暗物質粒子在引力作用下聚集，形成暗物質暈（暗暈），星系在暗暈的引力勢阱中形成并演化。暗暈在宇宙大尺度上的分布并不均勻，而是呈現“抱團”分布，這種現象被稱為暗暈集聚偏置，它為我們理解宇宙大尺度結構及星系的形成提供了關鍵線索。
研究人員分析斯隆數字巡天項目（SDSS）光學數據時，發現彌散的矮星系更喜歡“抱團”，而致密矮星系更喜歡“單干”。“這與以往根據大質量星系樣本所得的經驗完全相反，通常面密度越高的星系更喜歡聚集在一起。”研究人員很快意識到，這可能是一個罕見且珍貴的發現。盡管宇宙結構形成理論早已預言了“暗暈集聚偏置”現象的存在，但長期以來并未從觀測中發現確鑿的證據支持。此次研究團隊的發現，首次為這一預言提供了高置信度的觀測支持。
雖然標準冷暗物質模型（CDM）是當前解釋宇宙大尺度結構形成的主流理論框架，然而在該框架下，研究團隊論證了多種星系形成的物理機制，發現均無法有效解釋這一新的發現。研究團隊進一步發現一種考慮暗物質自相互作用的替代模型（SIDM），可以很好地解釋暗暈的“年齡”和星系密度的關聯。“SIDM模型在解釋矮星系的形成機制及其在大尺度上的成團分布特征具有獨特的理論優勢，這對目前主流的星系形成模型及冷暗物質宇宙學模型均提出了嚴峻的挑戰。”王慧元說。
王慧元介紹，此次研究不僅挑戰了現有的星系形成模型，還為理解暗物質本質提供了新線索，距離揭開暗物質的神秘面紗又近了一步。
（中國科學技術大學供圖）
