暗物质再次愚弄了我们

　　我们就是搞不懂暗物质。它解决了许多宇宙学的谜团，但它仍在逃避我们的一些最佳预测。
　　暗物质之所以得名，是因为它不与电磁场相互作用，也就是说它不产生或反射光。虽然我们不能直接探测到它，但天体物理学家相当肯定它的存在是由于它的引力影响。早在1884年，开尔文勋爵就观察了银河系中心附近恒星的速度，知道它们的速度不能仅用可见物质来解释。他推断我们银河系中的绝大多数物质是看不见的。从那时起，暗物质的证据不断积累。今天，天体物理学家用它来解释一切，从星系的旋转到宇宙微波背景的构成，因为暗物质的引力似乎是谜题中缺失的一部分。事实上，人们的共识是它约占宇宙物质的85%，尽管我们仍难以解释它是由什么组成的。
　　然而，问题是暗物质并不总是存在于它应该存在的地方。例如，波恩大学和圣安德鲁斯大学的天体物理学家团队在《皇家天文学会月报》上发表了一项研究，他们在该研究中寻找了福纳斯星系团中矮星系周围暗物质晕的证据。根据Lambda-CDM模型，我们最简洁的宏观宇宙模型，大多数星系都应该被暗物质晕所包围。这些光环被认为远远超出了发光中心，构成了银河系物质的绝大多数，一些估计认为银河系的暗物质光环占95%。
　　之所以选择Fornax星系团，是因为它的矮星系位于几个大星系的附近，这些星系的影响可以用来检测暗物质晕的存在与否。根据我们对宇宙的理解，如果光晕存在，矮星系将受到潮汐力的保护，这意味着它们不会受到扰动。由于暗物质晕具有如此强大的引力影响，它们的存在将足以帮助矮星系保持其形状。如果没有光环，较大的星系将拉动、扭曲或摧毁其较小的邻居。
　　该小组根据矮星系的组成和接近星系团中心的程度计算了矮星系的预期扰动水平。越靠近中心，密度越小，受到的干扰就越大。通过将他们的计算结果与欧洲南方天文台VLT观测望远镜的观测结果进行比较，他们能够得出结论，他们没有受到暗物质晕的保护。他们说，＂观测到的Fornax星团中矮星系的变形以及朝向其中心的低表面亮度矮星的缺乏与 CDM的预期不相容。＂
　　这一结果的影响是深远的。如果暗物质晕不像人们想象的那样普遍，那么暗物质可能没有构成宇宙中大多数物质。这也可能意味着暗物质根本不存在。如果这两个都是真的，那么我们需要回到绘图板。
　　一种对立的解释是修正牛顿动力学或MOND。牛顿的原始万有引力定律指出，两个质量之间的引力与它们之间距离的平方成反比，与它们的乘积成正比。1687年，牛顿在《原理》中提出了这一想法，并很快成为物理学的支柱之一。然而，1983年，以色列物理学家莫尔德海·米尔格罗姆意识到，恒星的速度比预期的要大，可以通过调整这个方程来解释。他发现用这个方程来计算向心加速度并不能解释恒星的速度，尤其是在星系外围的速度。相反，向心加速度平方产生的结果与观测结果一致，就像线性处理它们之间的距离而不是其平方一样。因此，MOND提供了没有暗物质的解决方案。事实上，当波恩和圣安德鲁斯的团队使用米尔格罗姆的修正方程时，他们发现
　　这是＂与蒙德完全一致的＂
　　这样的结果是有争议的。这似乎意味着不仅暗物质不存在，而且经典动力学定律可能是错误的。当然，这让科学界既感兴趣又恼火。一方面，暗物质和经典动力学已经无数次证明了它们的有用性。但另一方面，我们似乎发现了一些不起作用的例子。这一切意味着什么很难说。但可以肯定的是，暗物质如果存在，在可预见的未来将继续是一个棘手的对手。这项研究的作者相信暗物质的概念可能最终会被搁置。
　　作者：小盖