几十年来，暗物质一直是天文学界最著名的“壁花”——看不见、摸不着，却莫名其妙地像宇宙胶水一样把星系粘在一起。标准的“冷暗物质”模型一直表现尚可，但随着望远镜越来越先进，人们开始注意到一些尴尬的偏差。矮星系中心的暗物质出奇地稀疏，而其他观测却显示暗物质团块异常致密。这两个问题似乎指向相反的方向，就像GPS同时告诉你往北和往南走。

中国科学院紫金山天文台的物理学家们提出了一个新方案：也许暗物质并非单一类型的粒子。他们的“双组分自相互作用暗物质”模型假设至少存在两种暗物质粒子——一种较重，一种较轻——它们可以直接相互碰撞，而不仅仅通过引力作用。这导致了“质量分层”：较重的粒子向星系中心漂移，而较轻的粒子则向外游荡，就像星团中恒星的缓慢迁移。

通过高分辨率计算机模拟和详细的理论建模，研究团队发现，这一过程自然解释了矮星系中的低密度核心以及导致强引力透镜效应的致密团块。该模型还增加了小尺度引力透镜事件发生的可能性，有助于解释为什么天文学家观测到的此类事件比传统模型预测的更多。换句话说，暗物质可能比我们想象的更复杂——但这种方式终于让混乱的观测结果对上了号。

这项研究发表在《科学通报》上，此前杨丹能、范一中、侯思远和蔡岳霖在《物理评论D》上也有相关研究。紫金山天文台还通过DAMPE（悟空）卫星参与暗物质探测，所以他们不只是纸上谈兵——他们正在实地搜寻。

材料由科学出版社提供。