寻找暗物质盘

你不知道黑暗生物有多美，而且你也许永远都不会知道。

最近，我参加了一个关于言论自由的开放讨论，参加讨论的人有律师、学者、作家以及人权工作者。大家都认同这个问题的重要性，但却无法对人权的真正内涵达成最终一致。或者说，大家没有对如何平衡言论自由以及人类其他权利达成最终一致。在什么时候，言论自由的潜在危害会超过它能带来的好处？到底是否应该花钱促使通过某个特定的法律，或限制候选人的数量？一位律师解释了美国最高法院是如何基于言论自由权去给某些公民案件进行宣判的，以及在这个过程中是如何花钱的。在这个过程中，公司对政治的贡献是不加限制的，但参与讨论的其他人则比较关心，如果不对公司的付出加以限制，那么个人的声音将被掩盖。况且，言论自由这一概念是针对个人的，而不是针对企业。毕竟，无论是钱还是企业都不能自由地发声，而是企业里的人在说话。

但美国最高法院的规定就是如此，其结果是，大量金钱被花费到了政治上。让我们看看个人和企业通过花钱来改变公众看法的不同方式。

金融机构可能更专注于在城市或城镇的附近做广告。在这些地方，他们可以轻易改变人们对某些事物的看法，并影响最后的投票结果。或者捐赠者会把广告的范围做得更广泛，自己掏钱把他们的主张覆盖在更大范围，从而产生一些相对宽泛的观念，但其效果不是很清楚。两种不同的策略放在一起产生的效果，比单独做任何上述单一广告行为的效果更强。在目标区域内，受影响的人数应该更多，因为在较小、人口稠密的地区，广告密度更大。

物理学也有类似的情况。一个薄而致密的物质盘对恒星的运动影响，要比厚的、弥散的物质盘所造成的影响更加剧烈。就像局域广告投放得越多，广告效果越明显一样，一个薄而致密的盘结构，对银河系平面上飞进飞出的恒星的速度及其位置的影响更明显。

银河系是由重子物质和暗物质组成的盘结构，处在星系盘平面内或者外部的恒星的运动，会同时受到这两种盘结构的影响。当你从星系盘的致密区域移动到稍微低密度的区域时，这种影响的变化形式也从开始的迅速变化，转化成后来的平缓变化，这种转化形式就像结合局部广告和全局广告对选民的影响。如果一个薄的暗物质盘镶嵌到厚的普通物质盘当中，暗物质的吸引力就会和比较弥散的普通物质盘的吸引力混合到一起，从而产生一个特性鲜明，并可测量的作用力作用到恒星上。这个作用力随着恒星到银河系中盘的距离的不同而不同。

我们生活在一个数据充裕的时代，并且我们确实也不想忽略任何可能的观测对象，尤其是在寻找那些匪夷所思又很难找到的对象时，例如暗物质盘。在这一章，我会解释，如何通过研究银河系星系盘引力对恒星运动的影响，来确定或者排除暗物质盘的存在。但在此之前，我们先讲讲其他关于暗物质盘的可能性，并讨论一下应用目前的暗物质探测方法找到暗物质盘的可能性。在此之后，我还会介绍几个暗物质盘在天文学上的有趣预言。

在开始研究部分相互作用暗物质时，我很惊奇地发现，竟然没有人考虑过“只有普通物质是有多种粒子和相互作用的”这一假设的不合理性。尽管有些物理学家已经尝试过一些模型，例如镜像暗物质（mirror dark matter，指暗物质在模仿普通物质的一切），但类似这种模型太过特殊和奇异，因为这种模型给出的预言很难和我们已知的一切相吻合。

有一小部分物理学家曾研究过更加普遍的相互作用暗物质模型。但就连他们也假设，所有暗物质都是相同的粒子，因此参与唯一的作用力。没有人提出过下面这个非常简单的假设，即尽管大部分暗物质粒子不发生相互作用，但一小部分暗物质粒子却可以发生相互作用。

这里有一个比较明显的潜在原因。大多数人希望出现一个新的暗物质形式能与大部分观测现象相关，就算这种新的暗物质只占暗物质总量的一小部分。但在没有观测到占主要组分的暗物质之前，强调小部分暗物质的组分好像有点太早了。

这个逻辑的错误之处在于：普通物质只占暗物质的20%，但却几乎是我们所关注的一切。通过更强的非引力相互作用的物质，要比那些具有更大组分但只参与微弱相互作用的物质更有意思，并且更有影响力。

这一事实对普通物质来说是对的。普通物质的影响要远超其在宇宙中的组分，因为它们形成的物质盘中，形成了恒星、行星，甚至形成了地球和生命。一个带电的暗物质组分（不用带太多的电）可以形成与银河系的可见星系盘类似的暗物质盘。这个盘甚至可以碎裂成像恒星一样的天体。这个新的盘状结构理论上是可观测的，甚至可能会比占主导的传统暗物质组分所形成的巨大球状暗物质晕，更容易被证明。

一旦你开始沿着这些线索思考，可能性会迅速变得多起来。毕竟，电磁场是标准模型粒子参与的几种非引力相互作用之一。除了这个能把电子束缚在原子核附近的力之外，其他两种相互作用是弱相互作用和强相互作用。也许可能还有其他相互作用存在于普通物质的世界中，但它们在人类所能达到的能量范围内极端微弱，至今还没有任何人发现一点迹象。但即使根据现有的三种非引力相互作用力，我们也可以猜想，相互作用的暗物质也许不止参与暗电磁相互作用。

也许除了暗电磁力外，暗强、弱相互作用也会作用在暗物质粒子上。在这个更复杂的领域里，暗物质恒星也许会形成，暗物质恒星里的核燃烧会创造出的结构和我以前描述的暗物质模型所产生的结构相比，更类似于普通物质。在这种情况下，暗物质盘由暗物质恒星组成，而暗物质恒星周围又围绕着暗物质行星，这些行星都是由暗物质原子组成的。这类能形成盘的暗物质模型可能具有和普通物质一样的复杂性。

部分相互作用暗物质模型一定可以为新的猜想提供肥沃的土壤，从而鼓励我们去思考我们不曾思考过的可能性。科幻作家和电影工作者也可以寻找到一个新的创作领域，新的相互作用以及其产生的黑暗领域还是很吸引人的。他们甚至可以绘制一个和我们一样的黑暗生命。这个构想下，人类与外星人不再是简单地相互攻击或者合作，因为暗物质生物的军队已经穿过了屏幕，并已经统治了一切。

这个故事不会因太过天马行空而无人观看。问题是摄影师如何为黑暗生命成像：显然我们看不到黑暗生命，同时黑暗生命也看不到我们。就算黑暗生命就在那里（也许他们早已在那里了），我们也无从得知。你不知道黑暗生物有多美，而且你也许永远都不会知道。

尽管上面这些对黑暗生物的猜测充满娱乐性，但想观测到这种黑暗生物，或者说通过更直接的方法确定黑暗生命的存在，是十分困难的。寻找与人类一样同样由重子物质组成的智慧生命，已经颇具挑战性了，尽管太阳系外行星的搜寻工作正在艰难地进行着。如果黑暗生命存在的话，他们存在的证据要比遥远外星上存在普通生命的证据，更难以找到。

我们还没有直接探测到来自单个星体发射出来的引力波。就算是天文学家们通过其他方法寻找到了黑洞和中子星，却仍然没有引力波的相关观测^[40]。我们探测到，黑暗生命存在的可能几乎为零，不管他们离我们有多近。

理想一点儿说，我们希望通过某种途径联系这片新区域，或者让他们通过某种特定的方法回应我们。但如果这些生命不能感知人类的那些作用力，那么交流将不会发生。就算我们都参与引力相互作用，小尺度物体或者生命所产生的引力肯定是低得无法探测的。只有非常大的黑暗天体，比如贯穿于银河系平面的暗物质盘结构，才能产生可观测的结果。

黑暗天体和黑暗生命可能离我们很近，但如果它们的净质量不是非常大，我们就无法确定它们的存在。即便用最先进的技术，或者那些我们还在想象的技术，也只能在某个非常特定的可能性范围内加以验证。“影子生物”（Shadow life）不一定能产生我们可以注意到的可观测结果，它们给了我们一个诱人的可能性，却无法被我们观测到。

坦白说，黑暗生命是一个高级现象。科幻作家可以毫无问题地创造出来，但是宇宙还有很多障碍需要逾越。穷尽所有化学的可能性，到底有多少种组合能够维持生命，我们还不清楚，即使对已知的生命，我们仍然不知道哪种环境是必要条件。尽管黑暗生命的假设很吸引人，而检验黑暗生命并不是唯一的难点。宇宙要如何产生黑暗生命才是真的困难。因此我把这个可能性放在一边（至少目前得这样做），而只专注于对银河系中大质量致密盘的寻找。我个人认为，后者比前者更有希望。

为了系统工作和最少的假设，我同范吉吉、安德雷·卡茨、马修·里斯四人从我们能想到的最简单的双盘暗物质模型开始研究。与普通的极弱相互作用的暗物质模型相比，我们模型中的暗物质粒子还带有黑暗电荷，并且相互之间会有类似于电磁力的相互作用，这一黑暗电磁力是通过暗物质粒子所带的黑暗电核而产生的。我们的模型还包括一种相对较重的暗物质粒子，与质子相似，并带有正电荷，另一种粒子则带有负电荷，与电子相似。

研究一个还未列入标准物理准则世界的新想法和上坡作战一样困难。对于一些物理学家和天文学家来说，双盘暗物质模型有点夸张。甚至对于粒子物理学家来说，尽管他们的工作就是用大胆的想法来揭开物理学中最基本的问题，例如物质的种类，但是我的大部分同事（一般都是科学家）仍然比较保守。这一现象也并非完全不合理：如果一个观测有个保守的解释，那么这个解释差不多总是对的。革命性的新尝试只有在它们能够解释旧理论无法解释的现象时，才会被别人接受。只有很少的例子需要新理论来解释。

即使科学界认同，现在的物理学需要新的想法和模型，但如果新想法超出几种公认的猜想准则，那么这种猜想一般会遇到阻挠。例如，超对称理论和弱相互作用大质量粒子模型经常被粒子物理学家认为是能马上建成的理论，尽管证明它们存在的实验证据还不存在。面对越来越多的数据限制，这个领域的人开始怀疑旧理论，并开始考虑新的可能性：那些超出已经确定的研究准则的可能性。

一旦新的概念得到认可，人们会竭尽所能地研究这个概念的所有细节，检验参数空间的所有可能，甚至对那些还没有被证实为正确的假说也不会放过。在一个想法到达这个层次之前，会有很多批评声音，甚至是带有偏见的批评。但有一些粒子物理学家在面对很多不确定性时，更倾向于保持一种开放的态度，我和我的合作者也是如此。我们也许会因为某个理论更优雅简洁而倾向于它，但在数据完全确定之前，我们不会断言什么就是正确的。

我们四人很快意识到，相互作用的暗物质的行为和无相互作用暗物质的行为非常不同，人们应该可以通过观测区分两种模型。但考虑到双盘暗物质的最初提出动机，我还是倾向于利用保守的探测方法来探测这一新型暗物质。例如，那个第一次刺激我们研究的暗物质间接探测信号，也许这正是传统暗物质无法解决，而双盘暗物质模型可以解决的领域。所以我决定从暗物质间接探测信号出发开始这项研究，例如来自费米望远镜的光子信号。

一个薄的暗物质盘是致密的，也就是说，暗物质粒子在此区域的汇聚度很高。与传统冷暗物质晕的粒子分布相比，在这个致密的盘里，更多暗物质粒子会相遇，因此更多的湮灭也将产生。这并不说明双盘暗物质模型都是被如此观测到的。我们研究的起因便来自双盘暗物质模型可以产生间接的光子信号，而这一过程需要我前面所提到的带电暗物质。由于类似于费米卫星观测到的信号需要暗物质能变成光子——光子是普通物质的一种形式，且只有当一个粒子既有常规电磁力又有黑暗电磁力时，这种可观测的相互作用才会出现。这就像一个人既看福克斯新闻同时又听全国广播电台，或者同时登录在Facebook和谷歌上一样。如果一个粒子同时具有常规电荷和黑暗电荷，那么暗物质湮灭时所产生的间接粒子就会释放出光子，而这种间接粒子同时连接着普通领域与黑暗领域。这样，费米卫星观测到的光子信号就可能是双盘暗物质模型的一个预言。当然这并不是一个普遍性的预言。

这个致密的暗物质盘确实意味着，如果可观测的相互作用存在，它们发生的频率要比我们想象的快。一个更好的消息是，如果双盘暗物质模型能够产生某种可观测的间接信号，例如光子、正电子或者反质子，那么这个结果会与其他暗物质模型区分开来。在常规暗物质模型给出的间接可探测信号的预言中，银河系中心的信号是最强的，因为那里是暗物质密度最高的地方。双盘暗物质模型预言的信号强度也是，越靠近银河系中心越强，但来自整个暗物质盘的信号应该和来自银河系中心的信号一样强，因为整个平面都是高密度区域。这种贯穿整个星系平面的可见湮灭观测，将是双盘暗物质模型的最大特点。

双盘暗物质模型直接探测的可能性也非常有意思，毕竟直接探测暗物质是很多暗物质探测器的终极目标。还记得暗物质直接探测依赖于暗物质和普通物质的微小相互作用么？探测器是通过测量微小的反冲能量来寻找暗物质的。和间接探测一样，任何双盘暗物质模型的直接探测信号也依赖于对其粒子的乐观而不寻常的假设：暗物质粒子与普通物质存在相互作用，这个相互作用既可以小到与现有的观测相吻合，又可以高到产生可观测信号。

直接观测信号也依赖暗物质的局部密度，因为毕竟暗物质越多越好。暗物质盘可能在或不在普通物质的周围，这取决于暗物质盘的厚度，但如果存在暗物质盘，那么它的密度会远远高于暗物质晕中的暗物质密度。

另一个众所周知的事情是，暗物质的探测概率与暗物质粒子的质量相关，决定了暗物质粒子的反冲能是否大到可以被仪器记录下来，如果能达到，这个能量就能被记录下来。信号的可探测性和另一个常被忽略的暗物质性质息息相关，即粒子的速度，它与动能直接相关，所以与反冲能也直接相关。速度快的暗物质与比较慢的暗物质相比，更容易被观测到，因为碰撞时产生的能量更高。

双盘暗物质在星系盘内外的速度要比普通物质低很多，因为它们已经冷却了。进一步讲，暗物质在银河系中的轨道与太阳系的轨道风格类似，所以和地球的相对速度也比较小。这种相对的低速度意味着，即使有相互作用，双盘暗物质也只会在直接探测仪器中留下极小的能量，这个能量几乎可以肯定会低于探测器的探测下限，因此也就不会被探测到。没有更敏感的仪器或者模型中新的成分出现，传统双盘暗物质的相互作用不会被现有的仪器观测到。

更低探测极限的试验已经开始建造，并且对模型的修改也允许现有的仪器得到有效的观测。有意思的是，如果这个信号被观测到，那它将会非常鲜明，以可以确认一个双盘暗物质的起源。因为这种低速暗物质会产生一个比其他之前提过的暗物质候选者都要集中的能量信号。

关于双盘暗物质模型（或其他带电的可形成原子的暗物质）更有意思的检测，是来自宇宙微波背景辐射的细致研究。一些天文学家和物理学家在宇宙微波背景辐射和星系分布数据中寻找黑暗原子以及双盘暗物质粒子的证据，这是个有趣的新方法。

需要记住，来自普通物质的辐射会抹掉带电物质中的密度变化，就像沙滩上的风会吹平海浪留下的痕迹一样，而暗物质则主导着之后的进一步演化。这种特别的效应会在宇宙微波背景辐射上留下印记，这个印记可以用来区分暗物质和普通物质。当带电物质组成中性物质的时候，普通物质也可以在宇宙微波背景辐射上留下印记，这和沙滩上海浪拍打过后，在海浪的最远端会留下一个非常特别的印记一样。

如果暗物质或者部分暗物质，与黑暗辐射相作用，那就像普通物质改变宇宙微波背景辐射一样。因为双盘暗物质模型中包含了一类重的暗物质粒子和一类轻的暗物质粒子，而且它们带有相反的电荷。这很像质子和电子，这两类暗物质粒子还有可能组成黑暗原子，这个过程也与普通物质非常相像。

对宇宙微波背景辐射的细致研究还可以给出我们所提出的有相互作用的暗物质的比例。如果暗物质和普通物质的温度还算相似，那说明暗物质与普通物质在早期已经进行了充分的相互作用，那么相互作用暗物质占暗物质总的百分比会低于5%，这大约是普通物质的25%。幸运的是，这个值也很有意思，用后面介绍的方法我们可以观测到它。而且这个值依然在能解释周期性彗星的范围内，我将在下一章给出详细的论述。

上文描述的研究的有趣之处是，它不仅介绍了宇宙微波背景辐射的能量，还说明了如今宇宙学中大数据的重要性，而且天文学家们已经开始着手处理这些数据了。我们现在有了假设的模型，加上今天的技术发展以及数值计算能力，寻找非传统暗物质的影响变得比以前都更有可能性——尽管这些影响在观测到的结构分布中反映得非常少。我和我的合作者们意识到，最有趣、最有说服力的信号也许并不是来自现有的普通暗物质探测器所专注的领域，暗物质盘的可观测证据更有可能来自盘本身的引力。在大数据时代，似乎只要在现有数据中寻找可辨别的暗物质特性就足够了。

双盘暗物质模型最明显也最具决定性的理论预言是，在银河系的中央盘内还存在一个薄的暗物质盘。如果暗物质粒子比质子重，那么这个盘会比恒星和气体的星系盘更窄，从而使得银河系的引力势与传统暗物质模型预言的结果完全不同。就像有目标的广告，暗物质盘会在星系的普通物质组分附近加上自身的引力势，这个影响会在星系盘附近达到最大。因为在星系盘附近，暗物质的密度非常高。由于暗物质分布导致的引力分布的改变会影响恒星的运动，当足够多的恒星位置和速度被非常精确地测量后，其结果可以证实或证伪暗物质盘，至少对极高密度的模型作出分辨。

一个最不可思议的进展发生在2013年的夏天。当时，我和范吉吉、安德雷、马修刚刚开始思考暗物质盘模型。与此同时，对银河系内恒星的相关观测也正在筹备当中。在2013年的秋天（在南美洲的法属圭亚那发射中心，此时也正是春天，这点差异是我一个澳洲同事指出来的）计划发射一颗卫星，它可以用于测量这一辨识性很高的引力影响。

这个卫星的名字叫作盖亚（GAIA），主要用于高效率地测量星系的形状。5年之内，我们就会知道结果。在我们准备第一篇论文的时候，这颗卫星的数据准备工作已经顺利开展起来，但如果他们在准备的过程中询问我们的建议，我们也许会提出让盖亚观测暗物质盘等有关现象。

事实上，尽管没有准确的模型和基本的方法，天文学家们已经讨论过重构银河系的质量分布是盖亚的主要任务之一，不管是什么形式的物质，也不管它们位于银河系的何处。尽管卫星的发射时间比原计划晚了几个月，最终还是在那年12月发射成功，这个时间也只比我们完成论文晚了几个月。这一切看起来都是那么偶然。

粒子物理学家不会经常遇到类似的惊喜。当某实验可行时，我们就会设法调节它，使它能用来测试我们的新理论。工作于欧洲核子研究中心大型强子对撞机的实验物理学家们就研究了类似的科学申请，例如我和拉曼·桑卓姆（Raman Sundrum）以及其他人曾设计实验解释希格斯玻色子的质量。尽管大型强子对撞机最初是为了探测其他模型而设计的，但当拉曼和我在建立一个额外卷曲维度空间时，完全了解它的潜力。

另一方面，当一个想法特别令人感兴趣且可以被检验时，实验物理学家们就会对此作出反应，设计一个相对小尺度的实验来排除或者证实这个猜想。比如，物理学家们曾经设计过一个实验用来更精确地测量引力，从而研究空间大尺度的高维性质。

不过，一个实验仪器一开始的目的就是用于研究一个完全不相关的想法的情况却很少见。然而它却确实发生了。盖亚卫星拥有一个空间观测站，用于观测银河系中数十亿颗恒星的位置和速度，目的就是精确地重构星系的三维结构。这个观测将直接应用于重构星系的三维引力势，从而告诉我们银河系的三维质量分布。如果这个质量分布能够证明一个暗物质盘的存在，那么盘的厚度以及密度分布可以告诉我们新型暗物质粒子的质量，以及可相互作用暗物质占暗物质总量的百分比。

研究上述课题的方法是基于天文学家简·奥尔特的一个想法，他因为发现奥尔特云而被人们熟知。奥尔特意识到：恒星进出星系盘的速度依赖于星系盘的形状以及密度分布。因为恒星的运动是盘引力势的结果。测量恒星的速度以及恒星的位置震荡，可以直接限制盘中物质的空间分布。

这正是我们想要知道的信息，它可以检验或者证实我们关于暗物质盘的假设。暗物质盘的引力会影响恒星的运动，因为恒星的运动被星系的引力势所主导。准确了解如此多恒星的位置和速度，对重构星系引力势并指出星系中是否有盘结构，有着重要的意义。应用盘的引力势的细节信息，以及盘中物质的空间分布，我们希望确定更多盘的性质以及形成它的可相互作用暗物质的性质。

我们没有必要等待盖亚的数据来检验这个方法，因为我们已经掌握了一些有用数据。这些数据来自依巴谷（Hipparcos）卫星，它于1989年由欧洲航天局发射，并且一直服役到1993年。依巴谷是第一个用于测量恒星位置和信息的太空望远镜，但它的测量精度和恒星数量比盖亚要低。尽管这些结果不如盖亚的最终结果完备，但是已经可以用于研究暗物质盘结构的相关课题了。

这个方法对于粒子物理学家来说可能比较新颖，但天体物理学家们已经对其非常熟悉了。事实上，应用这个方法，有些人甚至已经得到暗物质盘不存在的结论。这些有关暗物质盘的否定迷惑了很多人，其中就包括我们论文的一个审稿人。第一反应会告诉你，至少在当前的数据情况下，这个结果是不可能的。不管测量有多么准确，密度都可以足够低，以至于逃离所有现有观测的限制。但其实天体物理学家真正想说的是，不需要这样一个暗物质盘。如果密度场的不确定性完全来自已知的气体和恒星，那么已经测到的引力势用已知的物质就可以解释。

但有时正确的问题是，还存在其他可能，以及相应的其他可行理论。打破这种简并性的唯一途径就是，通过证实或证伪特定的假设给出的特定结果，来排除或确认这些模型的可能性。我和合作者问了一些天文学家另外一个问题，我们没有问如何证明盘的存在，而是问到底多么显著的盘结构会和现有的所有观测保持自洽。我们还问了另一个问题：引入暗物质盘结构是否会使模型和观测结果吻合得更好。

这种不同的思考方式反映了粒子物理学家（特别是建模者）和许多天文学家在科研思维方式上的不同。客观地讲，天体物理学家确实教会了我们很多。我们了解到他们如何逼近问题，以及现在都有哪些数据，他们的方法也非常有用。但从不同的角度研究问题，会给人们带来新的启发，并呈现出新的可能性。不管暗物质盘是否存在，我们只能通过假设它们的行为，和观测进行对比，然后看看这个假设是否合理。其实到最后，我们是共赢的。

我们想知道，观测数据是否允许暗物质盘的存在，或者是否更倾向于支持一个暗物质盘的存在，而对是否可以不用加入暗物质盘就与已有数据拟合得很好，并不感兴趣。每一种被用于计算银盘引力势的物质都被研究得非常清楚了，观测中不确定性的存在，为新物质提供了存在的空间。我为我的学生埃里克·克莱默（Eric Kramer）设计了一个课题。他当时正在研究依巴谷卫星的数据，以及星系盘中气体的密度分布。我们发现，天体物理学家在做数据处理时的很多假设都需要重新考虑。尽管对依巴谷数据的粗处理得到的结论并不支持暗物质盘，但最新一次更仔细的分析表明，这些数据不足以宣判暗物质盘的死刑。

依巴谷卫星的数据本身就有一些不确定性，对银河系内可见物质比较差的测量是不确定性的重要来源。不确定性越大的地方，暗物质盘存在的可能性就越大。最重要的是，银河系内所有物质都会感受其他物质的引力，只有在一开始的时候把所有物质（包括暗物质盘）都计算在内，人们才可能得出真正的限制。这是一个模型存在的价值。它为人们评估观测结果提供了明确的目标和确定的计算策略。

经过认真分析，我们发现了暗物质盘存在的可能性，而且可能性还很大。但在更有说服力的数据释放之前，我们无法简单地证明双盘暗物质模型就是对的，还是说简单的标准暗物质模型就可以了。

这让我想到一个问题：我们到底希望暗物质盘的密度为多少？也就是说，多强的限制会比较有趣？从多方面考虑，任何数值都是值得期盼的。无论暗物质盘的密度有多低，找到一个暗物质盘都会根本地改变我们对宇宙的认识。另一方面，我们还要考虑暗物质盘对周期性彗星撞击的诱导作用。简单地讲，我们所需要的引发彗星撞击的数值与当前数据是不冲突的。

此外，部分相互作用暗物质也可以帮助我们解决一些传统暗物质领域里的著名问题，虽然这并不是我们的最初目的。例如，卡内基·梅隆大学的天体物理学家马修·沃克（Matthew Walker）教授曾指出，双盘暗物质模型有可能帮助我们解决仙女星系内卫星星系数目的问题（这一问题我在第18章提过了）。如果宇宙中只有普通物质或者只有传统暗物质，这个问题是无法被解释的。哈佛大学的博士后雅各布·肖尔茨（Jakub Scholtz）和我的研究结果表明，自相互作用的暗物质模型也许是暗物质主导的矮星系倾向于分布在星系盘平面这一现象的唯一可行解释。我和雅各布·肖尔茨、马修·里斯也研究了双盘暗物质模型对原初黑洞的影响，这些原初黑洞的质量要比标准模型的预言高出很多。

费米卫星的伽马射线信号促使我们开始了对非标准暗物质模型的研究。现在看起来，这像是一个幌子，因为这个信号随着时间慢慢变暗了。不过，暗物质盘模型却在这一过程中被创造并完善起来。它现在已经有广泛的预言，可以有其他方法观测双盘暗物质模型。这个模型也许能在星系形成和动力学中扮演非常有趣的角色，我们已经开始了这方面的研究。

在漫长的宇宙和太阳系探索之旅后，让我们把旅程中的众多想法汇总起来。接下来要讨论的是，暗物质将如何影响我们的家园，如何影响地球周围的恒星运动，甚至如何影响太阳系外围天体的稳定性。