天文學家們經觀測發現，暗物質在小星系中似乎不常發生聚集現象，但是在大星系（如星系團）中，它們的密度會急劇升高。究竟為什麽暗物質在不同的系統中表現會不同，一直是個謎。
據美國科學促進會（AAAS）運營的全球科技新聞服務網站優睿科（EurekAlert）2月27日消息稱，一組來自日本、德國和奧地利的研究人員於2月22日在《物理評論快報》發表論文稱，暗物質只有與合適的能量發生碰撞時，才可能發生相互散射現象。他們的這一理論有助於解釋為什麽從最小到最大的星系都擁有屬於它們自己的形狀。
暗物質是一種神秘而未知的物質形式，它構成了今天宇宙中80%以上的物質。雖然它的特性還是未解之謎，但是科學家認為是它通過其引力的吸引作用生成了恆星和星系，並最終導致了生命體和人類的誕生。
該論文的作者、美國加州大學伯克利分校（UC Berkeley）教授、日本東京大學（Tokyo University）卡弗裡宇宙物理和數學研究所首席研究員Hitoshi Murayama介紹道：“暗物質實際上是我們所有生命體的母親，雖然我們還沒真正見過她。並且不知怎麽的，我們從一出生就與她分開了。她究竟是誰？這是我們想要弄明白的問題。”
天文學家們經研究發現，暗物質並不像計算機模擬實驗結果所顯示的那樣會聚集在一起。照理說，如果引力是驅動暗物質運動的唯一力量，也就意味著只是拉力而沒有推力，那麽暗物質就會在靠近星系中心的區域變得密度很高。然而事實表明，特別是在被稱為“矮球狀星系”（dwarf spheroidal）、光芒微弱的小型星系中，暗物質似乎並沒有像預期的那樣向中心聚集靠攏。不過，假如暗物質能像台球一樣相互散射——在相互碰撞後能更為均勻地散開——這個難題就迎刃而解了。針對這個設想，一個需要解答的迫切問題是：為什麽暗物質的確像是在諸如星系團的更大系統中發生了聚集？是什麽讓矮球狀星系和星系團中的暗物質表現得不盡相同？該跨國研究小組構思出一種理論，似乎可以解釋這種現象，通過破解這個謎題，最終揭示出暗物質究竟是何物。
中國物理學家、奧地利科學院（Austrian Academy of Sciences）博士後研究員Xiaoyong Chu解釋道：“如果暗物質相互散射的特定速度非常慢，那麽這種現象就能經常發生在矮球狀星系中——以很慢的運動速度——而在暗物質運動速度很慢的星系群中，這種現象就很罕見了，這很可能因為它的發生需要先引起一種在地球上很常見的現象——共振（resonance）。”該研究小組懷疑這正是暗物質正在發生的物理效應。
德國電子同步加速器（Deutsches Elektronen-Synchrotron，簡稱DESY）的博士後研究員Camilo Garcia Cely解釋道：“自然界中還有許多其他系統也曾發生過類似的偶然事件：在恆星中，阿爾法粒子在撞擊鈹原子後會發生共振，隨後鈹原子又會撞擊碳原子再發生共振，從而最終生成了構成地球生命體的基本物質。類似的過程也發生在一種被命名為“phi”的亞原子粒子上。”
Chu強調了很重要的一點：“這也可能是一個信號，暗示我們的世界比我們所看到的具有更多的維度空間。如果一顆粒子在額外維度中運動，那麽它就具有能量。對於我們這些看不到額外維度的人，我們就認為能量實際上等同於質量——這要多虧了愛因斯坦的質能方程E=mc2。也許有一些粒子在額外維度中的運動速度是我們維度中的兩倍，這使得它的質量恰好是暗物質質量的兩倍。”該研究小組下一步計劃將是尋找能支持他們理論的觀測數據。Murayama展望道：“如果這是真的，未來對不同星系的更詳細觀測將揭示暗物質的散射現象確實取決於其運動速度。”
編譯：Jonathan
審稿：阿淼
責編：南熙
香港九龍灣馬來街興發大廈15樓D室