科技日报记者 吴长锋
记者从中国科学技术大学获悉，该校王慧元教授研究团队首次在观测中发现弥散矮星系超强的成团性，证实了宇宙中神秘的“暗物质晕集聚偏置”现象，为理解暗物质本质、宇宙大尺度结构与星系协同演化提供了重要线索。该成果21日发表在国际期刊《自然》上。
暗物质是一种看不见、不发光的神秘物质，它通过引力悄然塑造着宇宙的结构，主导着星系的形成与演化。暗物质粒子在引力作用下聚集，形成暗物质晕（暗晕），星系在暗晕的引力势阱中形成并演化。暗晕在宇宙大尺度上的分布并不均匀，而是呈现“抱团”分布，这种现象被称为暗晕集聚偏置，它为我们理解宇宙大尺度结构及星系的形成提供了关键线索。
研究人员分析斯隆数字巡天项目（SDSS）光学数据时，发现弥散的矮星系更喜欢“抱团”，而致密矮星系更喜欢“单干”。“这与以往根据大质量星系样本所得的经验完全相反，通常面密度越高的星系更喜欢聚集在一起。”研究人员很快意识到，这可能是一个罕见且珍贵的发现。尽管宇宙结构形成理论早已预言了“暗晕集聚偏置”现象的存在，但长期以来并未从观测中发现确凿的证据支持。此次研究团队的发现，首次为这一预言提供了高置信度的观测支持。
虽然标准冷暗物质模型（CDM）是当前解释宇宙大尺度结构形成的主流理论框架，然而在该框架下，研究团队论证了多种星系形成的物理机制，发现均无法有效解释这一新的发现。研究团队进一步发现一种考虑暗物质自相互作用的替代模型（SIDM），可以很好地解释暗晕的“年龄”和星系密度的关联。“SIDM模型在解释矮星系的形成机制及其在大尺度上的成团分布特征具有独特的理论优势，这对目前主流的星系形成模型及冷暗物质宇宙学模型均提出了严峻的挑战。”王慧元说。
王慧元介绍，此次研究不仅挑战了现有的星系形成模型，还为理解暗物质本质提供了新线索，距离揭开暗物质的神秘面纱又近了一步。
（中国科学技术大学供图）
