关于暗物质性质的一个假设是，其中一些可能是自相互作用的，这意味着单个粒子之间会有轻微的相互作用。 尽管有大量的间接证据证明暗物质的存在暗物质是主宰星系和星系团的神秘物质形式天文学家还没有对其进行直接观测。 但搜索还没有结束。关于暗物质性质的一个假设是，其中一些可能是自相互作用的，这意味着单个粒子之间会有轻微的相互作用。如果这是真的，那么对于暗物质这一亚类的存在，将有许多微妙的观测线索。 其中一些提示最近在一篇论文中概述，该论文提交给《现代物理学评论》杂志，并发布到预印本数据库arXiv。 强引力透镜 当观测到幸运的巧合时，就会发生强透镜效应。例如，当天文学家观察一个遥远的星系团时，他们还可以看到来自更遥远星系的一些光穿过星系团。星系团的质量（通常是太阳质量的1014或1015倍）如此之大，以至于它弯曲并扭曲了周围的空间结构。这扭曲了背景星系的图像，将它们从熟悉的风车和椭圆结构转变为长而扭曲的蛇和其他有趣的形状。 天文学家可以重建这些扭曲的图像，并利用重建来确定星团中有多少质量以及它聚集在哪里。通常，自相互作用的暗物质具有不同于常规的非相互作用暗物质的笨拙。非相互作用的暗物质将在星系团的核心不断堆积到难以置信的高密度，因为没有其他东西可以阻止它。但当暗物质与自身相互作用时，这会减慢核心构建的过程，并使集群内部的事情变得平滑。 星系团内部质量分布的详细观测（如詹姆斯韦伯太空望远镜最近提供的观测）可能为暗物质的存在提供线索。 弱引力透镜 与强引力透镜相反，弱透镜不需要巨大的阻碍。相反，当来自许多遥远星系的光在宇宙中传播时，所有星系和其他物体的累积引力在光的传播过程中以微小的方式改变了它。例如，一个特定方向的星系可能比其他方向的星系看起来更圆或更胖。 强大的引力透镜需要幸运的排列，所以我们没有太多的星团需要处理。但即使弱引力透镜产生的影响要小得多，我们仍有更多的数据可供使用。天文学家对南希格雷斯罗马太空望远镜的发射感到非常兴奋，它将提供附近宇宙的详细弱透镜图，并可能告诉我们暗物质是否是自相互作用的。 旋转曲线 20世纪70年代，天文学家维拉鲁宾对星系内恒星运动的观测为暗物质的存在提供了第一个重要证据。简言之，星系旋转得太快了。如果我们根据我们所看到的将星系中的所有质量加起来，就根本没有足够的引力来支撑那些快速轨道的恒星。因此，必须有更多我们看不见的质量：暗物质。 同样，由于自相互作用暗物质的聚集方式不同于非相互作用物质，这可能会改变星系的旋转曲线（不同轨道上恒星的速度图）。 星系扭曲 在它们数十亿年的生命周期中，物质不断地从周围的每个星系中降雨。换句话说，每个星系都在物质的海洋中游泳。这种物质可以包括常规物质和暗物质。当暗物质与自身相互作用时，这会导致星系中的暗物质部分稍微落后于正常物质（因为正常物质可以毫无问题地游过周围的所有物质）。 这可能导致星系有两个稍微偏移的核心：一个由常规物质组成，另一个由暗物质组成。这种偏移会引发整个星系的潮汐干扰，甚至可能导致星系盘扭曲。未来对星系的详细观察可能会揭示出只有自相互作用的暗物质才能解释的盘面扭曲。 合并 当巨型星系团合并时，天文学家可以通过观察残骸来了解它们内部的情况。例如，著名的子弹星团显示了当两个星团合并时发生的情况：恒星和暗物质（通过引力透镜测量）未受影响地彼此穿过，而星团中所有的松散气体在碰撞中心相互撞击。 暗物质位于系统外围这一事实告诉我们，暗物质并不经常与自身相互作用；否则，它会和气体一起缠绕在中心。子弹星团和其他类似的星团允许天文学家限制暗物质与自身相互作用的强度。更多的观测将导致更精确的极限，甚至可能是自相互作用暗物质的积极证据，如果这为观测提供了更好的拟合。 作者：保罗萨特
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