科學(xué)家首次以“絨毛暗物質(zhì)”(fuzzy dark matter)理論設(shè)計(jì)了一個(gè)宇宙發(fā)展模型，等待與即將投入使用的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(James Webb Space Telescope)的觀測(cè)結(jié)果做比較。

       圖片解釋：早期星系形成的理論模擬顯示的三種可能性：由冷暗物質(zhì)構(gòu)成的宇宙，其中星系具有明亮的光暈(左圖);由熱暗物質(zhì)構(gòu)成的宇宙，其中星系具有長長的絲線般的尾巴狀結(jié)構(gòu)(中圖);由絨毛暗物質(zhì)構(gòu)成的宇宙，其中星系具有絲狀條紋結(jié)構(gòu)，像是被點(diǎn)亮的琴弦(右圖)。

       研究者稱，如果觀測(cè)到早期宇宙中大量帶尾狀結(jié)構(gòu)、或者絲狀的星系，那意味著絨毛暗物質(zhì)理論可能是更好的研究方向。

       目前天體物理學(xué)關(guān)于暗物質(zhì)成分的主流理論認(rèn)為暗物質(zhì)是由冷、重的物質(zhì)構(gòu)成。但是長期搜索都找不到任何這樣的粒子，現(xiàn)在天體物理學(xué)家在積極研究暗物質(zhì)其它可能的粒子成分。

       絨毛暗物質(zhì)理論認(rèn)為暗物質(zhì)由非常小、非常輕的粒子組成，具有量子特性，以波動(dòng)形式在宇宙中運(yùn)動(dòng)。研究者用這種理論模擬星系誕生初期的形狀，與現(xiàn)有冷重暗物質(zhì)粒子的模型所模擬的新生星系形狀進(jìn)行對(duì)比。

       這份研究的模擬結(jié)果顯示，如果暗物質(zhì)由冷物質(zhì)構(gòu)成，早期宇宙中星系應(yīng)該是接近球狀周圍帶光暈的形態(tài);如果暗物質(zhì)是輕的、具有量子波動(dòng)特性的似絨毛狀物質(zhì)構(gòu)成，早期宇宙中的星系應(yīng)該是“絲線”狀，或者兩端帶有尾狀體，當(dāng)然，具體大小、形狀和分區(qū)的結(jié)構(gòu)，每個(gè)星系仍各不相同。

       但是現(xiàn)在無法得到驗(yàn)證。這是因?yàn)樾窍嫡Q生后在成長演變過程中形狀會(huì)發(fā)生改變，現(xiàn)在望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到早期星系形狀的資料不多。研究者表示，等下一代更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，比如詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡投入使用后，能看到宇宙更早期的情況，將更好地對(duì)此理論模型進(jìn)行檢驗(yàn)。

       研究者之一美國普林斯頓大學(xué)的莫茨(Philip Mocz)說：“暗物質(zhì)就像星系誕生的搖籃，搖籃的形狀影響著星系的形狀。不同的暗物質(zhì)理論模型推理出早期宇宙中不同的搖籃形狀。早期宇宙中蘊(yùn)藏著暗物質(zhì)的新線索。”

       這份研究稱，目前冷暗物質(zhì)理論模型在可觀測(cè)到的宇宙范圍內(nèi)一些大型結(jié)構(gòu)天體較為適用，但是實(shí)際觀測(cè)到的結(jié)構(gòu)和依據(jù)模型推測(cè)出來的結(jié)構(gòu)仍有差距。而對(duì)于一些非常小的星系，實(shí)際觀測(cè)和理論推測(cè)的差距就更大。再加上多年來，粒子加速器完全找不到冷暗物質(zhì)理論下各種粒子的蹤影，這些因素讓冷暗物質(zhì)理論近年來越發(fā)難以發(fā)展。

       這份研究由英國薩塞克斯大學(xué)(University of Sussex)、劍橋大學(xué)、美國普林斯頓大學(xué)、哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究者合作完成，本月發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。