暗物质“斯芬克斯之谜”有待求解

科学家使用哈勃卫星探索了在星系碰撞过程中的暗物质性质，暗物质甚至比以前想象得更加“黑暗”。通过研究哈勃太空望远镜和钱德拉X-射线天文台的观测资料，他们试图在星系团碰撞过程中发现暗物质的行为，科学》杂志刊载了科学团队的研究成果。暗物质的相互作用比以前的理解和想象更少，它们的懒惰程度更高，暗物质的“天生惰性”反而有助于科学家发现它们的神秘踪迹，缩小暗物质的搜索范围，以激发措施将它们显现出来。

暗物质一直是科学界的“老大难“问题，好像不可穿越的“铁幕”、或“黑幕”笼罩在科学知识的天空，宇宙的暗物质远多于可见物质，它们躲藏在“黑幕”的背后，人们用肉眼不能看见它们的身影，暗物质不反射、不吸收、不发射光线。顾名思义，暗物质是看不见的物质，暗物质“原形毕露”的唯一特征是表现了它们的引力作用，它们吸引了宇宙的可见物质，暗物质的生存法则在于“我吸引、故我在”。

为了解更多暗物质的神秘性，科研人员使用了类似可见物质的研究方法，对可见物质相互碰撞的观测表现在发生了什么结果，对暗物质相互碰撞的观测表现在出现了什么现象。基于碰撞实验的考量，天文学家将眼光放在了宇宙的星系大聚合，他们将聚合星系称之为星系团，星系的相互碰撞自然而然地涉及暗物质的作用，星系内存在巨量的暗物质，星系在星系团发生的碰撞为暗物质作用提供了舞台。

星系通常由三种主要的成分构成：恒星、气体云和暗物质，在星系碰撞的过程中，分散在星系的气体云发生了相互冲压，从而减慢了它们的移动和旋转速度、或停止了移动和旋转，恒星受气体云的拖动作用很小，恒星之间存在巨大的距离，彼此不会产生减慢旋转速度的作用，如果两颗恒星发生了碰撞，产生的巨大摩擦力将会改变恒星移动和旋转的方式。

瑞士洛桑联邦科技大学(EPFL)的戴维·哈维解释说，气体云和恒星在星系碰撞过程中存在相互作用的机理，通过与暗物质行为进行比较，他们缩小了暗物质究的搜索范围。科学团队使用了哈勃太空望远镜和钱德拉X—射线天文台的数据，对72个大星系团的碰撞事件进行研究，大碰撞事件发生在不同的天文时期，太空望远镜的观测角度不同，有的从侧面观测，有的从正面观测。

好像恒星在碰撞过程中的表现，暗物质在剧烈碰撞过程似乎丝毫未损，“如入无人之境”地相互穿越，没有出现任何减速的迹象，与恒星相互碰撞的特征不同，暗物质在相互碰撞过程中不存在巨大的间隙，处在难以分离的融合状态。物理学的主流理论认为，暗物质在星系碰撞与合并的过程中显得整齐划一、均匀一致，它们被平均地分散到整个星系团。暗物质粒子在星系碰撞过程中彼此靠近，它们频繁地挤压，却没有降低移动速度，这说明暗物质粒子不与可见物质粒子发生作用，暗物质粒子甚至很少发生相互的作用，暗物质的相互作用比以前认为的少很多。

英国杜兰大学的理查德·马什解释说，以前的研究发现，暗物质行为在子弹星系团表现的十分典型，对一个星系团样本的观测不足以解释普遍的现象，星系之间的一次碰撞可能持续数亿年时间，人的一生仅能从单一拍摄角度捕捉星系碰撞的一个镜头、或一个画面。科学团队研究了大量不同天文时期的碰撞事件，他们将一个个画面连在一起，得到了动画电影的效果，以更好地理解在星系碰撞中发生了什么的问题。暗物质缺少相互作用的现象使得科学家缩小了对暗物质特性的搜索范围，粒子物理学家一直在搜索神秘的暗物质粒子，现在，他们在创建数学模型时可以减少一些变量，未知数的减少对方程式的解答有利。

暗物质具有潜在的丰富性和复杂性，科学家研究了几种类型的相互作用，科学团队排除了相互作用的一种类型，这一类型的理论认为，暗物质在碰撞过程中创造了强烈的摩擦力，从而减缓暗物质的移动。其它类型的理论认为，碰撞作用使得暗物质粒子相互弹开，好像弹子球在发生碰撞之后被弹开，弹性碰撞效应使得暗物质相互分开，或使得暗物质团块改变了形状。除了增加星系碰撞事件的数量，科学团队寻找了单星系的碰撞情形，单星系内的碰撞事件更加普遍。存在几个暗物质的候选对象，暗物质究竟是什么？科学家的探索远没有到达终点，科学团队的成果向正确的暗物质搜索方迈进了一步，他们瞥见了暗物质特性的局部，暗物质的总体特征依然是现代科学的“斯芬克斯之谜”。

（编译：2015-3-30）