10多亿年前两个星系团合并形成超级星系团

但科学家们不确定的是，暗物质是否会与自身相互作用。

如果组成暗物质的任何粒子都通过碰撞甚至相互湮灭进行自我相互作用，新的研究表明，星系团可以用作天然的暗物质对撞机。

这种暗物质探测方法将取决于这两个巨大的星系群相遇并相互碰撞。

由于这些星系团充满了暗物质，天文学家可以检查这些宇宙碰撞点，以发现暗物质与自身相互作用的可能迹象。

虽然这样的线索不能确切地告诉我们什么粒子构成了暗物质，但它将有助于消除不允许自我相互作用的暗物质模型，使研究人员更接近真正的暗物质候选者。

东北大学物理学助理教授杰奎琳·麦克莱里在一份声明中说：星系团也由暗物质主导。

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它们80%到90%的质量是暗物质，物体的质量越大，组成暗物质粒子的运动速度就越快。

你本质上是在研究高能碰撞。

暗物质粒子是反社会的宇宙幽灵吗缺乏相互作用是使暗物质如此难以理解的一件事。

尽管暗物质占物质宇宙的80%以上，并提供了阻止星系飞散的引力影响，但暗物质实际上是不可见的，因为它不与光相互作用。

同样，暗物质粒子像宇宙幽灵一样穿过物质粒子。

这些反社会特性使科学家们意识到，暗物质不能由电子、质子和中子组成的原子组成，这些原子确实与光相互作用。

这引发了对可行的暗物质候选粒子的寻找。

麦克利里说：宇宙中的一切都是粒子、波和场，所以基线（假设）是暗物质必须是粒子。

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问题是，什么样的粒子，作为‘粒子’是非常模糊的。

候选粒子的范围从假想的弱相互作用大质量粒子或WIMPS到大质量致密光环物体或MACHO（我们看到了，科学家们），再到被称为轴子或无菌中微子的微小、几乎无质量的粒子。

即使是大爆炸留下的微小黑洞，也被称为原始黑洞，被认为是暗物质候选者。

问题是，所有这些嫌疑人都没有被发现，因此仍然是令人沮丧的假设。

一张饼图显示了宇宙中暗物质是如何超过普通物质的，这些物质包括我们周围看到的一切。

（图片uux.cn/Robert Lea（与Canva共同创建））暗物质的幻影般的性质意味着我们不能仅仅将暗物质粒子装入地球上的粒子加速器，如大型强子对撞机（LHC），将它们粉碎在一起并确定它们的组成。

因此，尽管大型强子对撞机通过分解质子并观察随之而来的粒子阵雨，破解了所谓的粒子物理学标准模型的一些秘密，但位于该模型之外的暗物质似乎不适合世界上最强大的粒子加速器。

我们能够真正推断暗物质存在的唯一方法是通过它似乎参与的一种相互作用。

暗物质有质量，因此它扭曲了时空（时间和空间的四维统一），这赋予了它引力影响。

这种影响可以告诉日常物质和光如何移动，我们可以检测到这一点。

正是通过这种间接的方法，我们知道星系被巨大的暗物质晕所包围，并且暗物质在星系核心附近也大量存在。

科学家们还提出理论，当星系以巨大的星团聚集在一起时，这是巨大的看不见的暗物质卷须在宇宙中传播的结果，就像宇宙蜘蛛编织的看不到的网一样。

这个宇宙网也有助于单个星系聚集质量并生长，因为它的引力影响会吸引普通物质。

一幅插图显示了一个被宇宙中看不见的暗物质网困住的星系。

（图片uux.cn/Robert Lea（用canva创作））麦克利里及其同事建议放弃人造粒子加速器，转而使用天然粒子加速器。

他们认为，如果星系团和携带的暗物质以足够的力碰撞，可以发生可检测的暗物质相互作用——如果暗物质确实与自身相互作用的话。

这些相互作用可能很简单，就像暗物质粒子相互碰撞和反弹一样，也可能导致相互湮灭和能量闪光。

当粒子和反粒子——比如电子及其被称为正电子的反粒子——相遇时，它们会相互摧毁，并释放出它们所包含的能量。

一些暗物质模型表明，它是自己的反粒子，这意味着一种相互作用形式可能是两个暗物质粒子相遇时引起的自湮灭。

为了验证这一想法，该团队在足够强大的计算机上创建了星系团碰撞的模拟，以检查碰撞到粒子-粒子相互作用。

这需要用恒星、气体和暗物质之间相互作用的物理模型对模拟进行编程。

通过使用这种模拟和其他类似的模拟，科学家们可以建立一个观察真实暗物质碰撞的路线图。

从那里，研究人员可以收集线索，帮助他们确定假设的暗物质粒子需要具备的一些基线特征。

这可能会缩小暗物质嫌疑人的范围。

麦克利里说：如果你能测量一些自我相互作用，或者你能设定一些上限，那么你就排除了暗物质可能存在的粒子类别。

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如果你测量一些自我相互作用，那么你就会引入另一类粒子。

你允许另一类理论。

这篇论文还说，如果你研究一组正在合并的星系团，比如说100个星系团，你就有机会将暗物质的自我相互作用测量到某个阈值。

麦克利里总结道：起初这似乎违反直觉，因为我们总是想要一个肯定的答案：这是什么？。

但在这种情况下，我们不得不说，这不是什么？这是一个消除的过程。

该团队的研究于4月发表在《皇家天文学会月刊》上。

（图片uux.cn/W.M.Keck天文台/Adam Makarenko）据美国太空网（Robert Lea）：天文学家观察到星系团之间遥远而混乱的碰撞，发现宇宙中最神秘的物质暗物质像宇宙幻影一样穿过残骸。

暗物质被探测到正在远离传统的正常物质，包括恒星、行星、卫星和我们在碰撞星团中看到的一切。

这项研究中重影的星系团是数千个星系复合体的一部分，这些星系统称为MACS J0018.5+1626，距离地球约50亿光年。

像MACS J0018.5+1626这样的星团构成了宇宙中最大的结构。

碰撞星团中的各个星系由于它们之间的巨大空间而毫发无损地逃脱了这一宇宙堆积，但这些星系的暗物质含量甚至更不受这一事件的干扰。

为了想象这次碰撞是什么样子，该研究的主要作者、帕萨迪纳加州理工学院的天体物理学家Emily Silich建议想象两辆载有沙子的自卸卡车相撞的情景。

Silich在一份声明中说：暗物质就像沙子，向前飞。

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科学家们以前在类似的碰撞中发现了暗物质领先于正常物质，但这项新研究使用了美国宇航局哈勃和钱德拉太空望远镜收集的数据，这是研究人员首次能够直接研究暗物质和正常物质速度的解耦。

一个动画，显示两个星系团与暗物质（蓝色）碰撞，与普通物质脱钩。

（图片uux.cn/W.M.Keck天文台/Adam Makarenko）Silich和他的同事们使用了大量的望远镜来观测MACS J0018.5+1626的碰撞。

除了哈勃和钱德拉的数据外，加州理工学院亚毫米天文台（直到最近位于夏威夷的Maunakea）、W.M.Keck天文台、普朗克天文台、阿塔卡马亚毫米望远镜实验和现已退役的赫歇尔空间天文台也为这项研究收集了数据。

数据不仅仅来自大量的仪器；它也是在几十年的时间里收集的，数据本身的分析需要数年时间。

放弃鬼魂。

暗物质是如何让普通物质溜走的？暗物质的问题在于，当涉及到与光（使其几乎不可见的东西）和普通物质的相互作用时，它是令人沮丧的反社会的。

正是这种缺乏相互作用（或相互作用太弱而无法看到的事实）使科学家认为暗物质不能由电子、质子和中子组成，重子粒子是构成恒星、行星、卫星和我们周围看到的一切的原子。

这是因为这些重子确实会相互作用，也会与光相互作用。

这可能会使暗物质听起来像一个宇宙幻影，让你想知道我们如何知道它的存在。

好吧，暗物质确实与引力相互作用，这种影响可以以我们可以检测到的方式影响重子物质和光。

这就是科学家们如何知道星系被巨大的暗物质晕所笼罩，暗物质的引力影响阻止了它们分裂。

这也是他们如何确定的，尽管暗物质看似虚幻，但它占宇宙中质量物质的85%。

一张饼图显示了宇宙中暗物质是如何超过普通物质的，这些物质包括我们周围看到的一切。

（图片uux.cn/Robert Lea（与Canva共同创建））关于暗物质存在的最好证据之一是子弹星系团，这是两个碰撞的星系团，也被称为1E 0657-56，距离我们约37亿光年。

在子弹星团中，科学家们观察到，当两个星团相互滑过时，暗物质会射过热气。