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黑暗的速度

时间:2023-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:第18章提到的“关于暗物质的辩论”的会议中,多次对这个话题进行了讨论。即使具有相互作用的只是很少一部分暗物质,它们也可能对太阳系和银河系产生重要影响,也许对恐龙也产生过影响。在通常的理论中,暗物质缺乏这种有意思的作用和结构。标准粒子模型描述了大部分我们所知物质的基本成分,鉴于其复杂程度,假设所有的暗物质只由一种类型的粒子构成,是非常奇怪的。

尽管科学家更喜欢简单的想法,但简单的想法往往不能囊括全部。

不论是外行还是科学家自身,在评价科学方案时都经常使用“奥卡姆剃刀”作为指导。这个经常被提及的原则是指:在解释一种现象时,最简单的理论极有可能是最好的。它用听起来很合理的逻辑指出,在更精简的方案存在的情况下,再构建一个复杂的结构并不是什么好想法。

不过,有两个因素会削弱“奥卡姆剃刀”的权威,至少,它们提醒我们在把“奥卡姆剃刀”作为“拐杖”使用时要谨慎一些。我曾艰难地学会了小心使用这些“拐杖”——在心理上和生理上都是,为了复原受伤的脚踝,我曾经使用过拐杖,由于使用姿势不正确,导致我胳膊上的神经受损。同样,那些服从“奥卡姆剃刀”原理的理论,会在解决一个显著难题的同时,在其他地方产生问题——通常是这个理论的其他方面。

最好的科学原则总是应该解释尽可能广泛的观测,或者至少与之保持一致。真正的问题是,什么才能够最有效地解决整个体系中无法解释的现象。一个起初看起来简单的解释,在面临更多问题的时候,可能会演变成鲁布·戈德堡(Rube Goldberg)[36]式的漫画。另一方面,一个解释可能在应用到最初的问题时显得过分烦琐,但通过科学的眼光来看,也许会显露出它隐藏的优雅。

我对“奥卡姆剃刀”的第二个顾虑与一个真相有关。这个世界比我们任何人所能够设想的都更为复杂。一些粒子及其特征似乎于任何重要物理过程而言,都无关紧要——至少迄今为止我们发现的是这样,但它们依然存在。有时候,最简单的理论并不一定是正确的那个。

第18章提到的“关于暗物质的辩论”的会议中,多次对这个话题进行了讨论。在关于可观测到但却无关紧要的粒子的报告中,粒子物理学家娜塔莉亚·多罗(Natalia Toro)辩称,一个比“奥卡姆剃刀”更恰当的理论指导是“威尔逊的手术刀”(Wilson’s Scalpel)。她用物理学家肯·威尔逊(Ken Wilson)来命名。威尔逊开发了一个大体框架,来理解如何通过只用可测量元素来做科学实验。娜塔莉亚提出,以威尔逊名字命名的手术刀可以用来调整(而不是剔除)一个理论。无论我们能否将其归属于某个基本的意义,都要完好地留下所有的可测试元素。当我接着她发言时,我开玩笑地建议“玛莎的桌子”(Matha’s Table)原则才是一个更好的概念。至少你不会在餐桌上只摆刀子。你会摆放上能让你优雅地吃上一顿饭所需要的所有餐具。若拥有玛莎·斯图尔特(Martha Stewart)[37]的才华,你可以让一切保持井然有序,不论你要布置多少盘子和银器。

科学同样也需要合理的摆桌——用一个理论来解释许多我们观测到的现象。尽管科学家更喜欢简单的想法,但简单的想法往往不能囊括全部。

以上讨论是对我接下来要介绍的理论的一个序曲。这种被我与合作者称为“部分相互作用暗物质”(partially interacting dark matter)的概念,引出了“双盘暗物质”(double-disk dark matter, DDDM)这一类模型。两种体系的模型都认为,暗物质的结构也许并不简单。就像普通物质的粒子一样,暗物质粒子也许不止一种。具有不同类型相互作用的新型暗物质也许是存在的,未来也许能被观测到前所未料的结果。即使具有相互作用的只是很少一部分暗物质,它们也可能对太阳系和银河系产生重要影响,也许对恐龙也产生过影响。

尽管我们知道普通物质仅占宇宙总能量的5%,约占全部物质的17%(剩下的部分由暗能量组成),我们仍然认为普通物质是重要的组成成分。尽管普通物质在总能量组分上微不足道,但除了宇宙学家外,人们的关注点都在普通物质上。

当然,我们更关注普通物质是因为我们由它组成——我们生活在有形的世界中。但我们关注它也是因为它具有丰富的相互作用。普通物质的相互作用有电磁力、弱相互作用力和强相互作用力,帮助周围世界中的可见物质形成复杂致密的系统。不只是恒星,也包括岩石、海洋、植物以及动物,它们的存在都是因为普通物质在通过自然界这种非引力相互作用。就像是在啤酒中只有很少量的酒精,喝多了照样能让人大喊大叫一样,携带了很少能量密度的普通物质,相对于仅仅会路过的天体,会更明显地影响它自身以及它周围的环境。

我们熟悉的可见物质可以被认为是物质中有特权的一部分,约有15%。正如在政治和经济中,有影响的1%人口主导了决策和政策的制定,而剩余99%的人口则提供基础设施支持和其他各种支持,例如维修建筑、保证城市运转、为人类的餐桌提供食物等。同样,普通物质几乎主导了我们所有的观测;而暗物质,虽然丰富且无处不在,帮助创造了大星系团和星系,促进了恒星的形成,却对此刻我们周围的环境影响有限。

对于近邻结构,普通物质在起主导作用。它支配着我们躯干的运动,社会经济的能量来源,你读这本书时面对的电脑屏幕或者纸张,以及任何你能想到的和关心的东西。如果某些事物都有可被测量的相互作用,它就值得被关注,因为它会更快地影响周围的事物。

在通常的理论中,暗物质缺乏这种有意思的作用和结构。一个通常的假设是,暗物质是连接星系和星系团的“胶水”,但只存在于其周围非固定形态的云中。但有没有可能,这个假设不对,只是我们的偏见和无知造成的,从而让我们走上了这条可能是错误的路?如果一部分暗物质就像普通物质那样也存在相互作用,又会怎样呢?

标准模型包含6种不同的夸克,包括电子在内的3种带电轻子、3种类型的中微子。这些粒子都会承载力,包括最新发现的希格斯玻色子。如果暗物质的世界——即使没那么普遍,粒子类型也相当丰富呢?在这种情况下,大部分暗物质的相互作用可以被忽略,但少数会像普通物质那样受力相互作用。标准模型中粒子和力的丰富而复杂的结构,创造了许多有意思的现象。如果暗物质中也有一种会相互作用的成分,这个成分也许会产生一定的影响。

如果我们是由暗物质组成的生物,并假设普通物质的粒子都为同一种类型,那么我们将大错特错,也许我们这些由普通物质构成的人类在犯着同样的错误。标准粒子模型描述了大部分我们所知物质的基本成分,鉴于其复杂程度,假设所有的暗物质只由一种类型的粒子构成,是非常奇怪的。为什么不设想,一定比例的暗物质在受它自己独有的力呢?

在这种情形下,就像普通物质包含了不同类型的粒子,且这些基础组件通过不同的荷组合相互作用一样,暗物质也许有不同的基础组建,并且在这些完全不同的新粒子类型中,至少一种可以发生非引力相互作用。标准模型中的中微子不会有强相互作用力和电力,但6种夸克可以。相似地,也许一种类型的暗物质粒子会有微弱的或者没有引力之外的相外作用,但是它的一部分(也许5%)会有。基于我们在普通物质领域所了解到的,也许这种理论比通常假设的具有单一弱相互作用或无相互作用的暗物质粒子更可行。

从事外交关系的人常会犯的一个错误是,一概而论地评价其他国家的文化,假设他们不像我们自己一样拥有多样化的社会。一个好的谈判专家在试图平等对待两种不同的文化时,不会假设一个社会团体优先于另一个。同样,一个无偏见的科学家不应该假设暗物质不像普通物质那样有趣,并假设它一定缺少物质的多样性。

科学作家科里·鲍威尔(Corey Powell)在《发现》杂志上报道我们的研究时,以宣称他自己是“轻度物质沙文主义者”来开头,并且指出实际上每个人都是。他用这个词来表示,我们常认为自己熟悉的物质是目前最重要,也是最复杂有趣的。这种想法实际上已经被哥白尼革命所颠覆[38]。然而大部分人仍坚持臆想,他们关于自身重要性的观点和信念,是与外部世界一致的。

普通物质的许多组分具有不同的相互作用,对世界有不同形式的贡献。所以暗物质也许同样有不同的粒子,有不同的行为,并可能会对宇宙的结构具有可测量的影响。

我与合作者把这种小部分暗物质会发生非引力相互作用的理论称为“部分相互作用暗物质”。我们第一次调研了最简单的模型,它仅包含两种成分:主导成分仅通过引力相互作用,是常规的暗物质,存在于星系和星系团周围的球形晕中;第二种成分也通过引力相互作用,但此外还有另一种类似电磁作用的力。

这两类暗物质理论也许听起来有点怪异,但是请记住,同样的描述方法也适用于普通物质。夸克受强相互作用力,但像电子一样的粒子并不受这种力影响。这就是为什么夸克被束缚在质子和中子中,而电子没有。同样,电子受电磁力影响,但中微子对之浑然不觉。所以,如果推翻我们惯用的沙文主义,允许暗物质的世界有类似的多样性,就不难想象,暗物质的一部分也通过类似但不同于构成我们的物质的力相互作用。

不过请牢记,部分相互作用暗物质与标准模型物质有一点不同。比如,尽管电子不直接受强相互作用力,但它们可以和夸克相互作用,所以会受到间接影响。新提出的暗物质粒子在它自己的相互作用中是完全孤立的,大部分暗物质甚至不会受这种新引进的力的间接影响。我们还不知道暗物质的成分之间是否会相互作用,甚至不知道暗物质是否有多种成分。最初最简单的假设是,只有新类型的电磁力和新的带荷粒子受力外,没有其他新的相互作用。在这种理论中,大部分暗物质粒子完全不会受这种新型力的影响。

出于好玩,我把这种相互作用的暗物质成分所受的力称为“暗光”(dark light),或者称其为“暗电磁力”(dark electroma-gnetism)。选择这个名字是为了提醒其他人,这种新的暗物质受到一种类似电磁力但又与我们世界的普通物质无关的力。普通物质带电荷,所以它才能辐射和吸收光子;这种新型的暗物质成分只能辐射和吸收这种新型的光,普通物质则根本感觉不到它的存在。

这种暗电磁力会类似于平常的电磁力。但这是作用在一种全新粒子荷上的完全不同的作用,通过一种全新的粒子来传递——你可以称其为暗光子(dark photon)。尽管这种新型的暗物质成分不会和普通物质相互作用,它会有自相互作用,从而使得它表现得像我们熟悉的普通物质,也不会和其他暗物质相互作用。

普通物质和暗物质都带电并受力,但这些电和力并不相同。这些受新暗力影响的带电粒子会彼此吸引或排斥,其形式就像普通带电粒子的行为一样。但是暗物质层的相互作用会对普通物质透明,因为暗物质用它自己独特形式的光作用,而不是通过我们熟悉的那种光。仅有暗物质粒子会受这种新型力的影响。

尽管遵守着相似的物理学定律,也许在空间上也相互接近,暗物质和普通物质依旧拥有着各自的世界。普通物质和暗物质甚至可以空间上重叠却又无任何相互影响。它们会通过各自独特的力相互作用,除了它们极其微弱的引力外,带电普通物质和带电暗物质对对方的存在都浑然不觉。

在同一位置的两种类型的带电粒子而不与对方相互作用,并非匪夷所思。这有点像普通物质通过Facebook互动,而带电的部分相互作用暗物质模型通过Google+互动一样。它们有相似的作用方式,但仅在各自的社交网络上接触。互动发生在一个网络或者另一个上,但不会两个都用。

我们再打一个比方。这就像是左派和右派各自的电视节目,他们遵循着差不多相似的程序规则,都能在同一个电视上播放,但是他们实体完全不同,并各自在加强自己确信的偏见。尽管他们形式类似,有采访的主持人,有专家和嘉宾,用图表阐述他们的观点,并且在屏幕下方弹过随机、无关的新闻快讯,但这两类节目的真正内容和结论以及其中的广告非常不同。很少有相同的嘉宾或议题会同时出现在两类节目上,他们的产品及拥护的参选人也会不同。

就像罕有个人用户既看福克斯新闻,也听NPR(美国国家公共电视台)一样,大部分(也许是全部)粒子会通过这种或那种力相互作用。这个模型就像是媒体一样,提倡坚持一种观点。即使理论上应该有一种中间态的粒子会参与两种相互作用,但大部分粒子要么带有一种类型的电荷,要么是另一种,因此相互之间不会传递作用。

公平地讲,物理学家排斥接受暗物质受到一种新型电磁力影响的观点,并不仅仅是因为偏见。相互作用通常有可被探测的结果。物理学家对暗力和自相互作用暗物质这种想法退避三舍,是因为他们认为这种理论很受限,甚至可以被排除。然而,如第18章中介绍的那样,即使所有暗物质都受这些力,这些限制条件也不会太严苛。但是,相互作用必须在观测所得到的限制范围内才可以。

不过,如果只有少量暗物质有自相互作用的话,限制就会弱一些。回想一下关于自相互作用两种类型的限制条件。第一种与暗晕自身的结构相关:暗晕必须是球形的——仅有被称为三轴结构(triaxial structure)这一点非均匀性。第二种与暗晕的并合有关,举个最著名的例子,子弹星系团,就是星系团并合的结果。气体很清楚地位于中心区域,而从引力透镜观测到的暗物质,无障碍地相互穿过并创造出两个额外的半球结构。这有点像米老鼠的两个耳朵。

如果所有暗物质都相互作用,那么这两种限制都将非常显著。但没有哪个能清楚地告诉我们,是否只有一小部分暗物质有相互作用。如果只有一小部分的成分相互作用,那么大多数的暗物质晕会是球形的。相互作用也不会抹消三轴结构,除非有相互作用的是主导成分,或者弥散比预期的大得多。

类似地,子弹星系团中的暗物质和气体比例也没有好到能标记出很小一部分暗物质成分,因为它们毕竟只是星系团的很小一部分。这种成分有可能会相互作用,并与气体一样留在中心区域——没有更好的地方了。也许,将来这类关于子弹星系团的测量会精确到可以限制我所描述的部分相互作用理论。目前肯定的是,部分相互作用暗物质依然是一个可行的、有希望的可能性。

我与新进入哈佛大学物理系的马修·里斯以及两个博士后范吉吉和安德雷·卡茨一起提出的这个想法,一开始并不明确。就像其他一些后来变得极为有趣的研究项目一样,我们最终关注的并不是一开始想要研究的东西。而我们本来是在尝试理解来自费米卫星的一些有趣数据。费米卫星隶属于美国国家航空航天局的空间天文台,用来扫描全天的伽玛射线,这是一种比可见光和X射线能量更高的光。

大多数天体物理过程都会产生辐射,这些辐射在一个宽广的频率范围上平滑分布。这说明,光子的数目不会在某个特殊波段显著变化。所以当阿姆斯特丹大学的克里斯多夫·韦尼格(Christoph Weniger)及其合作者发现费米数据中的过量辐射全集中在单一频率上时,这引起了我们以及许多其他物理学和天文学同行们的兴趣。

韦尼格及其同事们辨认出的这个辐射密度(这里的辐射只代表光子和光)上的峰值显示,它在星系中心出现,那里暗物质高度聚集,但却不可能是由常规的天体物理源产生的信号。在缺乏更常规的解释或者一个错误的解释的情况下,光子数的这个峰值只能代表某些新的东西。

最有趣的解释是,这个信号可能是暗物质湮灭产生光子(第17章介绍的一种间接信号)的结果。暗物质粒子之间也许会相互碰撞,然后通过公式E=mc2转变成为光子,之后被费米卫星探测到。对这个理论更进一步的支持是,被观测到的超额光子的能量,刚好位于预期的暗物质能标范围内。它也刚好接近希格斯玻色子质量[39],或许这暗示了更深层的关系。这个测量第三个有趣的方面是,产生辐射的相互作用率与保证暗物质残留密度所需要的相互作用率一致。如果暗物质以被观测到的速率湮灭过,那么刚刚好遗留下今天的暗物质数量。

除了这些乐观迹象,如果信号真的来源于暗物质,也有一些现象不好解释。暗物质不会直接产生光子,因为它不会和光相互作用。也许暗物质会和某些我们还没有观测到的带电重粒子相互作用,而这些粒子反过来又和光相互作用。如果是这种情况的话,我们会期望,当暗物质湮灭产生能量时,这个能量也会产生带电粒子。然而费米卫星并没有观测到这一现象。

另一个问题是,尽管暗物质的总体数量取决于它湮灭了多少,但信号的强度只取决于有多少暗物质粒子湮灭为光子。给定宇宙中的暗物质密度时,我们发现暗物质湮灭为光子的速率,除了在人为精调模型中以外,在其他模型中也都太低了。这说明,关于这个信号,这种特定的暗物质解释,可能仅在很窄的一个参数范围内才与观测符合。这要求一个足够大的湮灭速率来产生光子,而不会产生可测量的带电粒子。目前没有可靠的理论可以使得这种情况发生。

我和范吉吉、安德雷、马修认为,这是一个研究可行暗物质模型的有趣机会。我们想知道,是否有什么合理的方案可以使所有这些速率都符合其观测值。我们从关注费米的结果开始并且问自己:我们能否想到一个方法,以让大自然可以比其他物理学家提出过的模型做得更好?我们非常明白,可能结果会是,这些数据一直在误导我们。费米的数据很诱人,却没有强到可以断定一个新信号是来自暗物质,还是其他什么源的结论。这个观测可能只是因为统计上的巧合,或者对仪器信号的不当处理,而非一个真正的物理过程的信号——我可不想读者读到这里时产生任何过高期望,可能这个信号只是个错误。

但这个结果也非常有趣,尤其是在早期,它使得我们发问:是否存在合理的物理过程可以产生这个信号?毕竟寻找奇异的新型物质很困难。我们想知道所有可能找到它们的方法。不论这种信号会不会被证实,我们都能学到一些未来可能有用的知识。

我们四人曾试了若干个想法,试图在保障所需信号的同时,又能巧妙地避免各种问题,但是没有一个提议能好到值得继续下去。那些可以成功满足所有限制条件的想法都与“奥卡姆剃刀”的精神不符。更糟糕的是,它们不容于任何现有的概念。

尽管如此,我们曾否定的一个模型引发了一系列思考,而这最终比我们的其他尝试都更有趣。我们最初的努力全都是为了找出一个特定的模型,来塞入现有的框架内。但退一步想:假如局部暗物质比我们原本设想的更致密一些呢?也就是说,我们其实曲解了这些暗示。假如因为暗物质密度更大,可以比预期的湮灭更多呢?

如果密度更高,暗物质粒子就可以更有效地接触彼此并相互作用。这反过来会创造更强的信号,也因此更容易被观测到,就像你在人潮流动的火车站比在晚上11点的郊区更容易撞到人一样。高密度环境中的暗物质粒子比在通常暗晕中那种稀疏环境下,更容易与另一个暗物质粒子相互作用。如果一些暗物质比暗晕中的物质更加紧致,那么其他限制条件就很容易满足了。

接下来的问题是更基础的原因。为什么暗物质或至少某些暗物质,会比我们认为的更致密呢?这就是我们会想到“部分相互作用暗物质”这个主意的原因了——当然,还有“暗物质盘”这个概念。事实上,即使我们现在发现费米信号是假的,这个崭新的想法也有非常多未被深究的推论,我们会意识到它本身也非常值得探索。其中一个结果就是,比通常假设的要致密得多的暗物质盘。

有次我打扫房子的时候(好吧,实际上是我的吸尘机器人在工作),我清理了吸尘器的灰尘盒,发现了我很久以前保留的一张幸运饼干里的纸条。这张纸条问了一个神秘的问题:“黑暗的速度是什么?”那时我不知道这些话其实是一个运签,不过这句话或多或少地预言了我接下来要开始的研究。

暗物质盘

兰道尔及合作者提出的“部分相互作用暗物质”理论所假设的一种盘。相互作用的暗物质会耗散能量,降低速度,并冷却形成一个盘。其温度和普通物质盘相当。

第5章解释了,普通物质之所以会聚集在一个致密的薄盘中,是因为它会辐射光子,而光子能有效地带走能量。这种能量耗散的结果是,那些热的、高能的、高速粒子逐渐变成慢而冷的粒子,不会再有大范围的活动。物质会坍缩,因为较低的能量使得它速度变低,不能四处扩散。普通物质通过消耗能量来降低速度,坍缩成一个盘——就像银盘一样,你可以在晴朗夜空看到它。

在我与合作者想出“部分相互作用暗物质”这个概念以后,我们探索了它对银河系和更多现象的可能后果。我们假设相互作用的暗物质是存在的,并假设它的行为和普通物质相似。我们已经知道,普通物质在星系中心冷却、速度降低,于是形成了一个盘。

在我们的理论中,仅仅有一小部分暗物质相互作用,大部分暗物质仍旧会形成球形的暗晕,这与天文学家已经观测到的相一致。然而,新的相互作用暗物质也能耗散能量,所以它也能像普通物质一样,冷却并形成一个盘。相互作用的暗物质成分会通过暗光子的相互作用,辐射出能量来降低速度。在这一方面,它会像普通物质那样活动。并且由于角动量的累积,阻止了除纵向之外的其他方向上的坍缩,因此相互作用的暗物质会形成一个盘。

再者,就像普通原子由带相反电荷的质子和电子组成一样,这种暗物质成分也许包含带有相对电荷的粒子。这种带电粒子会持续辐射能量,直到它们冷却到可以被束缚在暗原子中。之后这种冷却会变慢,暗物质原子就像普通物质的原子那样,存在于盘中,而盘的厚度与束缚的暗原子的温度相关。根据合理假设,普通物质和暗物质冷却停止后的温度会相当。因此,会留给我们一个温度相当的暗物质盘和普通物质盘。

尽管如此,暗物质盘不会有和银盘完全一样的结构。事实上,它会更有趣。暗物质盘卓越的特征是,如果一个暗物质粒子比一个质子更重却有相同的温度,那么暗物质盘和银盘相比会更薄。

一个粒子带多少能量与它的温度相关,但动能也与质量和速度相关。同样温度的更重粒子必须有更低的速度,这样它们的能量才相当。所以,大质量粒子会导致更薄的盘。对于一个比质子质量重100倍(这是我们通常假设的暗物质质量)的暗物质粒子来说,暗物质盘可能比银河系的窄盘薄100倍(这是一个值得注意的可能性),正如我们在接下来的两章里将看到的那样,这会带来许多有趣的观测结果(见图19-1)。

同样重要的是,两个盘尽管各不相同,却应该对齐——暗物质盘镶嵌在银河系平面中广阔的盘里。这是因为,普通物质盘和暗物质盘会通过引力相互作用,不是完全相互独立的。之前关于福克斯新闻和美国国家公共电视台的比喻有个缺陷,暗物质盘和普通物质盘都会受到引力的拉力,实际上会使这两个实体指向同一方向。左翼和右翼的电视台也不是完全相互独立的,因为它们会通过固定且经常重复的广播的集体效应相互影响对方,且大部分的反响是负面的,这让它们的互动会相互排斥。不同的是,暗物质和普通物质的盘通过引力发生相互作用并会对齐。


图19-1

小部分相互作用暗物质成分可以在银河系的中平面形成一个非常薄的暗物质盘,由图中的黑色实线表示。

我们研究的重要且惊喜的结果是,普通物质盘会伴随着一个暗物质薄盘,并且这个暗物质盘会镶嵌在银盘中。我与合作者对这个结果感到非常兴奋,并热切地想与其他物理学家分享。我的同事、哈佛大学的霍华德·乔吉(Howard Georgi)也非常喜欢这个主意,但明智地想到,这个理论值得拥有一个比我们所建议的更吸引人的名字。他还帮忙提议了“双盘暗物质”这个名字,这如此贴合我们的目的,我们后来一直使用它。这个名字非常合适,因为根据我们的研究,星系的确拥有两种类型的盘,一个镶嵌在另一个中。

恒星观测显示,我们离开银河系平面不会超过几百万年,这只是宇宙尺度上的一瞬间。这告诉我们,如果双盘暗物质存在,太阳系也会在大约同样的时间尺度上于暗物质盘上震荡,所以我们离得并不太远(以天体物理的角度来看)。实际上,如果盘更厚一点,我们也许正在其中,并可能会有些可观测的结果。而且,这个盘也许会影响太阳系的运动——也许会产生一些戏剧性的影响,尽管是在超长的时间尺度上。我们所提出的部分相互作用暗物质也能在其他星系中制造盘,这也许恰巧解释了它们的某些特征。

当然,重要的问题是,相互作用的暗物质成分和暗物质盘是否真的存在。通过测量它的结果来发现一个暗物质盘,会帮助我们了解以上任何一个建议的重要意义。幸运的是,与普通物质一样,即使它只占宇宙中暗物质总量的很少一部分,相互作用的成分产生的高密度,也许会让它比普通离散的暗晕中的暗物质更容易被发现。我们下章会提到,由这种加强的暗物质密度所产生的许多粒子物理和天文信号,应该能告诉我们暗物质盘是不是可行的或者更好的选择。

如果我足够幸运,也许一个或更多此类观测会最终揭示暗物质盘的存在。

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