新的“模糊”暗物质模拟扰乱了宇宙化妆的传统思考

模拟星系在冷，温暖和模糊（左右）暗物场景中的形式。

在苏塞克斯大学进行的新研究首次以一种新的方式模拟了暗物质，扰乱了对宇宙化妆的常规思考。2019年10月2日在物理审查信中发布的研究是与普林斯顿，哈佛，剑桥和麻省理工学院大学和其他人一起完成的。

科学家长期以来，宇宙大部分宇宙是由隐形颗粒或暗物质组成的，并且这些必须非常寒冷和重。但搜索证明是难以捉摸的，领导的研究人员考虑替代理论。

如果暗物质量非常轻，而不是大多数科学家假设，新模拟展示了如何在宇宙的起源中形成和分组的星系和星系在宇宙的起源中。

一位苏塞克斯大学物理学家与国际团队合作，计算暗物质的表现，以及如何看出早期的星系，如果它是'模糊'和质量极为光明。

“模糊”的暗物质理论想象，暗物质由微小的颗粒组成，它们是如此光，它们表现出量子物质，并在波中移动。他们的量子性质是在银河系中看到的。传统上，暗物质已经被想象为冷（即，颗粒不会移动的地方）。但是，由于粒子加速器到目前为止，这种理论围绕这种理论却已经无法创造这种暗物质。新的“模糊的暗物质”理论在粒子物理学中获得了普及，但它从未完全模拟过。

此图像显示了暗物质气体的分布方式和开始（左右）出现在模糊的暗物质场景中。

如果暗物质模糊和极光，模拟显示形状星系在宇宙的开头时已经制作。该团队将它们与熟悉的暗黑物种情景中形成的熟悉的星系形成鲜明对比。随着宇宙年迈的，星系改变了形状。但是，当新一代望远镜发起时 - 包括詹姆斯韦伯太空望远镜，苏塞克斯物理学家正在努力 - 科学家希望能够进一步回到宇宙的历史中，以了解它曾经看过的样子。

在苏塞克斯大学进行了研究的Anastasia Fialkov博士说：

“暗物质的本质仍然是一个谜。模糊的暗物质理论就基本物理学而言是有道理的，例如弦理论，也是一个有趣的暗物质候选人。如果模糊的暗物质理论被新一代强大的望远镜被证明，那么我们将钉在暗物质的本质上：所有人的最伟大的奥秘之一。

“世界各地的研究人员正在寻找暗物质，粒子物理学家正在建造暗物质的模型，其中许多人已经假设暗物质”冷“。模糊的暗物质理论，暗物质的表现在银河系上的波浪中，现在呈现了可信的替代情景：暗物质是微小的，在波浪中行为的动作表现得像量子物质一样。我们的模拟是第一个解决模糊暗物质背景下的星系形成的人。“

Kathy Romer教授，苏塞克斯大学数学和物理学学院的天体物理学家说：

“为暗物而追捕有点像'在沃利在哪里？”天文学家和粒子物理学家过去几十年的专用工作已经给了我们一些我们需要寻找的线索，相当于Wally的Stripey跳线和帽子，但我们还没有找到它。也许我们不应该一直在寻找Wally（冷酷的暗物质），而是应该寻找Wenda（模糊暗物质）。这项新的研究非常重要，因为它为我们提供了另一种线索来寻找，相当于温达的条纹袜子。“

Philip Mocz，爱因斯坦·普林斯顿（Princeton），

“暗物质是一种摇篮，其中星系诞生，并且摇篮形状也塑造了星系。不同的暗物质模型预测不同的摇篮形状，特别是在年轻宇宙中。这是一个伟大的地方，并获得关于暗物质的新线索。“

研究表演是什么？

研究人员发现，如果暗物质很冷，那么早期宇宙中的星系将形成在几乎球形的“晕圈”中。但是，如果暗物质是模糊的，那么早期的宇宙都会看起来不同，星系在延长的尾巴中形成了星系，或者'丝绸。这些长丝的尺寸，形状和碎片在每种情况下都不同。

寒冷的暗物质假设适用于描述可观察宇宙的大规模结构。因此，大多数模型的星系形成都基于暗物片冷的假设。但是在阴暗暗物质的观察和预测之间存在差异。如果你看看非常小的星系，暗物质的分布不适合理论模型的预测。此外，由于颗粒促进剂尚未发现暗物质，但冷的暗质质模型变得越来越少。

该团队开发了第一个现实预测，在由模糊暗物质主导的宇宙中可能看起来像是如此。目的是为即将到来的望远镜（例如James Webb Space Telescope）提供一架地图，这可能能够及时了解最早的星系。如果他们看到尾巴的星系，或“长丝”在本研究中模拟，它可能会开始确认黑暗物质本质上是模糊的。

Fialkov博士现在已经搬到了剑桥大学。

参考：Philip Mocz，Anastasia Fialkov，Mark Vogelsberger，Fernando Becerra，Mustafa A. Amin，Sownak Bose，Michael Boylan-Kolchin，Pierre-Henri Chavanis，Lars Hernquist，Lachlan Lancaster，Federico Marinaccici的“模糊宇宙长丝中的第一颗恒星形成结构” ，Victor H.Robles和JesúsZavala，2019年10月2日，《物理评论快报》。
10.1103 / PhysRevLett.123.141301