“黑暗力量”理论可以解决2个开放宇宙神秘问题——“现在问题是黑暗物质比我们预想的更加复杂并易变”
环绕银河系的暗物质晕的插图。
(图片来源:ESO/L Calcada)
一种新的理论认为，暗物质是由粒子通过所谓的“暗力”相互作用而形成的。如果这是真的，这可能最终解释我们在星系周围的暗物质晕中看到的极端密度。
自相互作用暗物质（SIDM）粒子的存在是冷暗物质理论的另一种选择，冷暗物质理论认为这种难以捉摸的物质是由大质量、缓慢移动（因此是冷的）、弱相互作用的粒子组成的，它们不会碰撞。这些冷暗物质模型的问题在于，它们很难解释围绕暗物质晕的两个谜团。
“第一个是大质量椭圆星系中的高密度暗物质晕。晕是通过强烈的引力透镜效应的观测发现的，它的密度如此之高，在当时流行的冷暗物质理论中是极不可能的，”加州大学河滨分校物理学和天文学教授、团队领导于海波在一份声明中说。
“第二，”他继续说，“超弥散星系的暗物质晕密度极低，很难用冷暗物质理论来解释。”
## 光环
暗物质给科学家们带来了一个大难题，因为尽管它构成了宇宙中大约85%的物质，但它不与光相互作用，因此对我们来说几乎是不可见的。这告诉研究人员，暗物质不仅仅是由电子、质子和中子组成的看不见的物质聚集体——也就是所谓的重子运动体，它包括恒星、行星、我们的身体以及我们日常生活中看到的几乎所有东西。不，暗物质一定是由别的东西构成的。
事实上，研究人员能够推断出暗物质存在的唯一方法，就是因为暗物质有质量，因此与引力相互作用。这种效应可以被我们确实可以看到的重子物质和天文学家绝对能够观察到的光“感觉到”。
更具体地说，当来自背景光源的光经过这些被暗物质包裹的星系时，这种物质对空间结构的影响会改变光的路径，从而使背景光源看起来“移动”到空间中的新位置。
这种被称为引力透镜的效应，最初使科学家们能够确定大多数（如果不是全部的话）星系首先被暗物质晕所包围。这些晕被认为远远超出了那些星系的可见物质物体，如恒星、气体和尘埃的范围。引力透镜还使天文学家能够测量暗物质的密度。在超弥散星系周围，密度较高的晕比密度较低的晕具有更强的透镜效应，超弥散星系是具有分散气体和恒星的低亮度星系。然而，研究人员一直在努力解释暗物质晕密度的极端情况。
## 进入，人工智能
为了解决这个难题，Yu和他的同事，包括南加州大学博士后研究员Ethan Nadler和Daneng Yang，基于实际的天文观测构建了高分辨率的宇宙结构模拟。
他们在这些模拟中考虑到了质量尺度上与强透镜晕和超漫星系相关的强暗物质自相互作用。
纳德勒解释说：“这些自我相互作用导致晕圈中的热传递，从而使星系中心区域的晕圈密度多样化。”“换句话说，与冷暗物质相比，一些晕的中心密度较高，而另一些则较低，细节取决于宇宙演化历史和各个晕的环境。”
研究小组得出结论，SIDM通过“暗力”相互作用，就像重子粒子通过电磁力和通过强核力和弱核力相互作用一样，可以提供冷暗物质理论无法提供的解决方案。
“冷暗物质面临着解释这些谜题的挑战。SIDM可以说是调和两个相反极端的令人信服的候选人，”杨补充道。“现在有一种耐人寻味的可能性，暗物质可能比我们预期的更加复杂和充满活力。”
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该团队认为，他们的研究还提供了一个例子，说明了将真实的宇宙观测结果与人工智能的迅速发展相结合的分析能力。
“我们希望我们的工作鼓励更多的研究在这个有前途的研究领域，”于说。“在不久的将来，包括詹姆斯·韦伯太空望远镜和即将到来的鲁宾天文台在内的天文观测站将有大量数据涌入，考虑到这些数据的涌入，这将是一个特别及时的发展。”
研究小组的研究成果发表在11月的《天体物理学杂志快报》上。
BY:Robert Lea
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.https://www.baidu.com
4.wechat
5.原文来自：https://www.space.com/ai-models-dark-force-dark-matter-universe-theory
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