天文学家们经观测发现，暗物质在小星系中似乎不常发生聚集现象，但是在大星系（如星系团）中，它们的密度会急剧升高。究竟为什么暗物质在不同的系统中表现会不同，一直是个谜。
据美国科学促进会（AAAS）运营的全球科技新闻服务网站优睿科（EurekAlert）2月27日消息称，一组来自日本、德国和奥地利的研究人员于2月22日在《物理评论快报》发表论文称，暗物质只有与合适的能量发生碰撞时，才可能发生相互散射现象。他们的这一理论有助于解释为什么从最小到最大的星系都拥有属于它们自己的形状。
暗物质是一种神秘而未知的物质形式，它构成了今天宇宙中80%以上的物质。虽然它的特性还是未解之谜，但是科学家认为是它通过其引力的吸引作用生成了恒星和星系，并最终导致了生命体和人类的诞生。
该论文的作者、美国加州大学伯克利分校（UC Berkeley）教授、日本东京大学（Tokyo University）卡弗里宇宙物理和数学研究所首席研究员Hitoshi Murayama介绍道：“暗物质实际上是我们所有生命体的母亲，虽然我们还没真正见过她。并且不知怎么的，我们从一出生就与她分开了。她究竟是谁？这是我们想要弄明白的问题。”
天文学家们经研究发现，暗物质并不像计算机模拟实验结果所显示的那样会聚集在一起。照理说，如果引力是驱动暗物质运动的唯一力量，也就意味着只是拉力而没有推力，那么暗物质就会在靠近星系中心的区域变得密度很高。然而事实表明，特别是在被称为“矮球状星系”（dwarf spheroidal）、光芒微弱的小型星系中，暗物质似乎并没有像预期的那样向中心聚集靠拢。不过，假如暗物质能像台球一样相互散射——在相互碰撞后能更为均匀地散开——这个难题就迎刃而解了。针对这个设想，一个需要解答的迫切问题是：为什么暗物质的确像是在诸如星系团的更大系统中发生了聚集？是什么让矮球状星系和星系团中的暗物质表现得不尽相同？该跨国研究小组构思出一种理论，似乎可以解释这种现象，通过破解这个谜题，最终揭示出暗物质究竟是何物。
中国物理学家、奥地利科学院（Austrian Academy of Sciences）博士后研究员Xiaoyong Chu解释道：“如果暗物质相互散射的特定速度非常慢，那么这种现象就能经常发生在矮球状星系中——以很慢的运动速度——而在暗物质运动速度很慢的星系群中，这种现象就很罕见了，这很可能因为它的发生需要先引起一种在地球上很常见的现象——共振（resonance）。”该研究小组怀疑这正是暗物质正在发生的物理效应。
德国电子同步加速器（Deutsches Elektronen-Synchrotron，简称DESY）的博士后研究员Camilo Garcia Cely解释道：“自然界中还有许多其他系统也曾发生过类似的偶然事件：在恒星中，阿尔法粒子在撞击铍原子后会发生共振，随后铍原子又会撞击碳原子再发生共振，从而最终生成了构成地球生命体的基本物质。类似的过程也发生在一种被命名为“phi”的亚原子粒子上。”
Chu强调了很重要的一点：“这也可能是一个信号，暗示我们的世界比我们所看到的具有更多的维度空间。如果一颗粒子在额外维度中运动，那么它就具有能量。对于我们这些看不到额外维度的人，我们就认为能量实际上等同于质量——这要多亏了爱因斯坦的质能方程E=mc2。也许有一些粒子在额外维度中的运动速度是我们维度中的两倍，这使得它的质量恰好是暗物质质量的两倍。”该研究小组下一步计划将是寻找能支持他们理论的观测数据。Murayama展望道：“如果这是真的，未来对不同星系的更详细观测将揭示暗物质的散射现象确实取决于其运动速度。”
编译：Jonathan
审稿：阿淼
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