關(guān)于暗物質(zhì)本質(zhì)的一個假說提到，一些暗物質(zhì)可能具有自相互作用，這意味著獨特的粒子會與另一粒子產(chǎn)生輕微的相互作用。

圖為一位藝術(shù)家設(shè)想暗物質(zhì)散落在全宇宙的情景（來源：蓋蒂圖片社）

星系團SMACS J0723.3-7327是詹姆斯·韋布空間望遠鏡（James Webb Space Telescope）正在進行各種引力透鏡測量的其中一組星系團。（來源：NASA）

自轉(zhuǎn)曲線

20世紀70年代，美國天文學(xué)家維拉·魯賓（Vera Rubin）憑借觀測到星系內(nèi)部恒星運動軌跡的現(xiàn)象，提出暗物質(zhì)存在的第一個重大證據(jù)。簡而言之，很多星系旋轉(zhuǎn)得很快。如果把一個星系中我們可以看見的所有物質(zhì)加起來，那完全沒有足夠的引力可以抓住在快速軌道上轉(zhuǎn)動的恒星。因而，必定存在我們看不見的物質(zhì)，即暗物質(zhì)。

同樣，由于自相互作用的暗物質(zhì)聚集方式和無自相互作用的物質(zhì)有所不同，這可能會改變自轉(zhuǎn)曲線（恒星在不同星系軌道上的速度曲線圖）。

星系翹曲

在數(shù)十億年的生命周期里，物質(zhì)不斷地降落在臨近的星系上。換句話說，每一個星系都是遨游在物質(zhì)的海洋中。物質(zhì)包含常規(guī)物質(zhì)和暗物質(zhì)。當(dāng)暗物質(zhì)與自身相互作用時，星系中暗物質(zhì)會稍微吸引一些常規(guī)物質(zhì)（因為常規(guī)物質(zhì)可以游走于臨近的各種物質(zhì)之間）。

而這會讓星系擁有兩個偏置核心：一個由常規(guī)物質(zhì)組成，另一個由暗物質(zhì)組成。偏置核心會引發(fā)星系潮汐擾動，甚至引發(fā)盤星系翹曲。未來對各星系進行更加精細的觀測，可能會揭露其中的翹曲情況，但只有自相互作用的暗物質(zhì)能解釋翹曲的現(xiàn)象。

合并

當(dāng)大型星系團合并時，天文學(xué)家通過研究星系殘骸，了解星系內(nèi)部包含何物。例如，著名的子彈星系團顯示了兩個星系團合并所發(fā)生的情況：恒星和暗物質(zhì)（由引力透鏡測量）完好無損地穿過彼此，然而所有星系團中的松散氣體在碰撞中心猛烈撞擊。

暗物質(zhì)位于恒星系統(tǒng)邊緣的說法告訴我們，暗物質(zhì)不總是自相互作用，否則，暗物質(zhì)會和氣體一起被卷入碰撞中心。子彈星系團和其他像子彈星系團的星系團令天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，人類能夠限制暗物質(zhì)自相互作用的強度。如果觀測得當(dāng)，更多觀測研究會得出更準(zhǔn)確的限制條件，甚至是更加積極的證據(jù)，證明自相互作用的暗物質(zhì)的確存在。

相關(guān)知識

在宇宙學(xué)中，暗物質(zhì)（英語：Dark Matter）是指不與電磁力產(chǎn)生作用的物質(zhì)，也就是不會吸收、反射或發(fā)出光。人們目前只能透過重力產(chǎn)生的效應(yīng)得知，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)宇宙中有大量暗物質(zhì)的存在。

現(xiàn)代天文學(xué)經(jīng)由引力透鏡、宇宙中大尺度結(jié)構(gòu)的形成、微波背景輻射等方法和理論來探測暗物質(zhì)。而根據(jù)ΛCDM模型，由普朗克衛(wèi)星探測的數(shù)據(jù)得到：整個宇宙的構(gòu)成中，常規(guī)物質(zhì)（即重子物質(zhì)）占4.9%，而暗物質(zhì)則占26.8%，還有68.3%是暗能量（質(zhì)能等價）。[3][4][5]暗物質(zhì)的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性（inconsistency），對結(jié)構(gòu)形成也非常關(guān)鍵。暗物質(zhì)很有可能是一種（或幾種）粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新粒子所構(gòu)成。對暗物質(zhì)（和暗能量）的研究是現(xiàn)代宇宙學(xué)和粒子物理的重要課題。

2015年11月，NASA噴射推進實驗室的科學(xué)家蓋瑞·普里茲奧（Gary Prézeau）以ΛCDM模型模擬銀河系內(nèi)暗物質(zhì)流過地球與木星等行星的情形，發(fā)現(xiàn)這會使該暗物質(zhì)流的密度明顯上升（地球： { 10^{7}} 10^{7}倍、木星： { 10^{8}} 10^{8}倍），并呈現(xiàn)毛發(fā)狀的向外輻射分布結(jié)構(gòu)。

BY:Paul Sutter

FY:朱思穎Haily

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