暗黒物質は何十年もの間、天文学で最も有名な壁の花だった――見えず、触れず、しかしなぜか銀河を宇宙の接着剤のようにまとめている。標準的な「冷たい暗黒物質」モデルはまずまずうまく機能してきたが、望遠鏡が改良されるにつれ、厄介な矛盾が目立ち始めた。矮小銀河は驚くほどまばらな暗黒物質の中心を持ち、一方で他の観測は予想外に密度の高い暗黒物質の塊を示した。これらの2つの問題は、まるでGPSが同時に北と南に行けと指示するかのように、反対方向を指しているように見えた。

中国科学院紫金山天文台の物理学者たちは新しい提案をしている：おそらく暗黒物質は単一の種類の粒子ではないのだ。彼らの「2成分自己相互作用暗黒物質」モデルは、少なくとも2種類の暗黒物質粒子――1つは重く、もう1つは軽い――が、重力だけでなく直接衝突できると仮定する。これは「質量分離」を引き起こす：重い粒子は銀河中心に向かって漂い、軽い粒子は外側へさまよう。まるで星団内の星のゆっくりとした移動のように。

高解像度コンピュータシミュレーションと詳細な理論モデリングを用いて、チームはこのプロセスが矮小銀河の低密度コアと強い重力レンズを引き起こす高密度塊の両方を自然に説明することを発見した。このモデルはまた、小規模重力レンズ現象の可能性を高め、天文学者が従来のモデルが予測するよりも多くのそれらを観測する理由を説明するのに役立つ。言い換えれば、暗黒物質は我々が考えていたよりも複雑かもしれない――しかし、そのおかげで厄介な観測結果がようやくつじつまが合うのだ。

この研究は『Science Bulletin』に掲載され、Daneng Yang、Yi-Zhong Fan、Siyuan Hou、Yue-Lin Sming Tsaiによる以前の『Physical Review D』の研究に続く。紫金山天文台はDAMPE（悟空）衛星による暗黒物質検出にも関与しており、彼らは理論化しているだけでなく、実際に探索しているのだ。

Science China Press提供。