摘要：就在今年五月，中国科学家通过一组颠覆性的观测数据，首次捕捉到暗物质晕在宇宙中的“抱团行为”，这项发现不仅登上国际顶刊《自然》杂志，更让科学界开始重新审视主宰宇宙演化的基础规则。

你有没有想过，宇宙中那些看不见的“幽灵”居然也有自己的社交偏好？

就在今年五月，中国科学家通过一组颠覆性的观测数据，首次捕捉到暗物质晕在宇宙中的“抱团行为”，这项发现不仅登上国际顶刊《自然》杂志，更让科学界开始重新审视主宰宇宙演化的基础规则。

故事要从一群宇宙中的“小透明”说起。在斯隆数字巡天望远镜的海量数据里，中国科学技术大学王慧元教授团队把目光锁定在矮星系身上——这些质量只有银河系千分之一的黯淡天体，就像宇宙街角的流浪者，过去很少引起天文学家注意。但当团队分析它们的空间分布时，却发现了令人瞠目的现象：那些结构松散的弥散矮星系，居然像热衷聚会的社交达人般紧密聚集；而结构致密的矮星系，反而像独行侠般分散在宇宙角落。

“这完全颠倒了我们的认知！”王慧元在实验室指着屏幕上的三维星图解释道，“通常致密星系更爱扎堆，就像人类城市里的摩天大楼总集中在市中心。但矮星系却反其道而行，这暗示着某种未知力量在操控它们的分布”。更令人震惊的是，这种反常模式在大尺度上异常清晰，统计显著性超过5个标准差，排除了偶然误差的可能。

要破解这个谜题，关键在于揭开暗物质的神秘面纱。这种占宇宙总质量85%的不可见物质，如同编织宇宙网络的“无形骨架”——它们通过引力聚集形成暗物质晕，普通物质则在其引力陷阱中聚合成星系。但暗物质晕并非均匀分布，理论预言存在“暗晕集聚偏置”现象：相同质量的暗晕，年老者更爱抱团，年轻者偏好独处。

为验证这个猜想，团队动用了自主研发的“时空回溯术”：ELUCID数值模拟重构技术。这项技术像宇宙版的《信条》电影，能根据当前星系分布反推138亿年的演化历程。当模拟结果与观测数据重叠时，惊人吻合出现了：爱抱团的弥散矮星系位置，竟与年老祖暗物质晕的空间坐标完美匹配；而独行的致密矮星系，则与年轻暗晕分布一致。

“好比通过观察树木年轮推断气候历史”，王慧元用比喻解释这项突破，“我们首次在观测中证实，暗物质晕的‘年龄’决定了星系的空间分布模式”。这项被学界追寻数十年的证据，终于被中国团队捕获。

当团队试图用主流理论解释这种现象时，麻烦来了。当前宇宙学的基石——冷暗物质模型（CDM）认为暗物质粒子运动缓慢，通过引力主导结构形成。但在该框架下，无论调整星系形成机制、气体冷却效率还是超新星爆发参数，计算机模拟始终无法复现观测到的反常关联。

“我们测试了所有已知物理过程，结果要么与观测南辕北辙，要么需要极端参数调节”，团队成员在论文中透露困境。更棘手的是，标准模型预言年老暗晕引力更强，本应形成更致密的星系，但实际观测却完全相反——年老暗晕中的星系反而更弥散。

这条裂缝指向了更深层的可能：或许暗物质本身的性质，比我们想象的更复杂。

转机出现在某个灵光乍现的深夜。王慧元突然想到自相互作用暗物质模型（SIDM），该理论认为暗物质粒子不仅受引力影响，还会像台球般发生微弱碰撞。团队立即展开计算，发现这种模型能自然解释反常现象：在存活时间更长的年老暗晕中，粒子碰撞产生的热量持续注入核心，如同用微波炉加热黄油，使暗晕核心膨胀变软，削弱了其引力束缚能力。

“这直接导致年老暗晕中形成的星系结构更松散”，计算机模拟显示，当设定暗物质碰撞截面为每克1平方厘米时（相当于质子截面的千亿分之一），模型预测的星系分布与观测曲线几乎重合。这项发现为探索暗物质本质打开了全新窗口——原来这些“宇宙幽灵”也会通过非引力方式互动。

尽管突破令人振奋，科学家们仍保持谨慎。“目前结论建立在近邻宇宙约5000个矮星系样本上”，王慧元强调，“我们需要更大样本验证规律普适性”。好消息是，由中国科学技术大学与紫金山天文台联合建设的“墨子”大视场巡天望远镜即将启用，其视野可达斯隆望远镜的6倍，能捕获数十万暗弱矮星系。

与此同时，地下实验室的探测正如火如荼。中国锦屏地下实验室二期正在捕捉暗物质粒子与普通原子核碰撞的信号，而欧洲XENONnT、美国LZ实验也在同步推进。多管齐下的探索，让《自然》审稿人高度评价：“通过星系成团性测试暗物质相互作用是崭新尝试，可能产生持续影响”。

当我们将望远镜对准那片98%不可见的黑暗宇宙，每一次光子的抵达都在改写认知。从银河系旋转曲线的异常，到矮星系的反常聚集，暗物质用引力书写着宇宙历史，却始终隐匿真容。中科大团队的发现像在黑暗密室中找到第一枚齿轮，它或许终将带动整个宇宙学模型的齿轮组重新咬合——毕竟在科学前沿，颠覆往往始于最微弱的异常。

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研究详情请参见《自然》论文“Assembly bias of dwarf galaxies at z=0”（Nature vol 629, 2025）

来源：吴闲职