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暗物质可能会受到一种看不见的吸引力，但更强的吸引力不一定会使宇宙变得更密集。

为什么给暗物质增加一种额外的吸引力不一定会产生更团块化的物质。

暗物质通过引力塑造星系和宇宙的大尺度结构，但没人知道引力是否是它唯一的影响。

暗物质粒子或许还会通过一种普通物质无法感知的隐藏力相互吸引。

研究人员在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》（JCAP）中探讨了这种可能性，并得出了一个反直觉的结论。

一种额外的吸引力可以使暗物质粒子更紧密地聚集在一起，而不会加速宇宙结构的整体增长。

在研究过的大多数条件下，它实际上会抑制这种增长。

这一观点受到关注，因为越来越精确的测量并未都呈现出一幅完全一致的宇宙图景。

对宇宙膨胀的观测以及对星系和更大结构随时间演变的测量显示出微小但持续的差异。

对遥远宇宙的一些研究表明，过去宇宙的膨胀速度可能比标准宇宙学模型预测的略慢。

同时，对宇宙微波背景（早期宇宙遗留的辐射）的观测表明，物质在最大尺度上的聚集程度可能比预期的更强。

这些分歧仍然不大，但它们已促使物理学家去检验标准模型是否遗漏了暗物质的某些性质或其他宇宙成分。

一种隐藏的力量可能会填补这个空白

一种可能性是仅在暗物质粒子之间起作用的暗力。

因为这种相互作用可能会改变宇宙膨胀以及星系和其他结构的形成，它或许有助于解释一些观测上的矛盾。

关于暗物质，我们目前真正了解的知识都只是通过它的引力效应获得的，理论物理周边研究所的研究员、该研究的通讯作者扎卡里韦纳说。

这就留下了一种可能性，即暗物质可能存在与普通物质无关的额外相互作用。

韦纳及其同事研究了一些理论模型，在这些模型中，暗物质除了受到引力作用外，还会受到一种长程吸引力。

他们将理论计算与宇宙学观测相结合，追踪两个相关效应：额外相互作用如何改变宇宙的膨胀历史，以及它如何影响大尺度结构的形成。

吸引力更大并不意味着结构更完善

最简单的预期是，另一种吸引力会使暗物质更快地聚集。

更快的聚集可能会产生更密集的宇宙结构，并有可能解释那些表明物质比标准预测所允许的更集中的观测结果。

韦纳说：你首先会想到的是，给暗物质施加一种额外的吸引力应该会让结构增长得更快。

但同时还有另一种效应在起作用。

隐藏的力确实会增强暗物质粒子之间的吸引力。

然而，这只是计算的一部分，第二种效应会改变最终结果。

暗物质会随着时间推移变得越来越轻

在研究人员检验的模型中，增强聚类的同一相互作用也会在宇宙膨胀时改变暗物质。

这些粒子实际上会随着时间推移失去质量。

这种质量的下降会削弱它们的引力影响。

尽管由于额外的力，粒子聚集得更有效率，但它们减弱的引力影响超过了额外的聚集效应。

因此，这种相互作用不会增强暗物质在宇宙微波背景上的印记。

在大多数研究的情景中，它反而会减缓宇宙结构的整体发展。

这一发现限制了更广泛的理论。

这个结果可能会影响那些超越最简单暗力模型的理论。

针对暗能量光谱仪（DESI）近期测量结果提出的几种解释包括暗物质粒子之间的相关相互作用。

研究人员认为，更强的引力与有效质量下降之间的这种竞争可能在许多更复杂的模型中存在。

因此，任何试图利用暗物质相互作用来解释宇宙学观测结果的尝试都必须同时考虑这两种效应，而不是假设额外的引力会自动产生更多结构。

新的调查和观测站正在产生精度不断提高的测量结果。

将这些观测结果与诸如此类模型的预测进行比较，可能会缩小暗物质可能存在和不可能存在的隐藏相互作用的范围。

宇宙往往比我们的直觉更微妙，韦纳说。

这正是我们必须不断检验这些想法的原因。

相关知识

暗物质是宇宙中无法通过电磁波直接观测的物质，却能通过引力效应被感知。

它约占宇宙总质能的27%，是维持星系结构稳定的关键——若仅靠可见物质的引力，星系会因旋转过快瓦解。

科学家通过引力透镜、宇宙微波背景辐射等间接手段研究它，但尚未直接捕捉到其粒子形态。

BY: Sissa Medialab

FY: AI

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