新的模擬顯示，暗物質是構成宇宙質量絕大部分的無形物質，可以組裝成原子。 這些“暗原子”可以從根本上改變星系的演化和恆星的形成，讓天文學家有機會了解這種神秘物質。
暗物質佔宇宙中每個星系和星系團質量的 80% 以上。 我們所有的觀察都表明，暗物質是一種新的粒子，它不與普通物質甚至光發生相互作用。 我們只能通過暗物質與其他一切的引力相互作用來識別暗物質。 無論暗物質是什麼，它都超出了我們現代物理學的理解。 但它仍然有質量，因此也有引力。
我們還不知道暗物質是簡單的還是複雜的。 它只能由一種粒子組成，這種粒子主宰著宇宙，甚至與自身幾乎沒有相互作用。 或者它可以由多種類型的粒子組成，與我們在普通物質中看到的一樣豐富多樣。 此外，我們只知道四種基本的自然力：引力、電磁力、強核相互作用和弱核相互作用。 但可能還有其他力只作用於暗物質粒子，根本不影響正常物質。
額外的暗物質粒子和暗力的概念並不像看起來那麼牽強。 我們對物理學的理解是建立在對稱性之上的，對稱性是粒子之間深刻的數學關係。 自然法則中可能存在額外的對稱性，使暗物質成為正常物質的對應物，並且對於正常物質可以參與的每一種相互作用，暗區都有一個對應物。
例如，我們可以從普通物質構建簡單的原子：一個質子和一個電子，它們相互連接，光子是電磁力的載體，介導相互作用。 我們還可以擁有相同暗物質結構的一個版本，暗質子通過暗光子與暗電子結合：暗原子。
原子暗物質的行為與僅由一個粒子組成的暗物質有很大不同。 最重要的是，簡單的暗物質很難聚集在一起，而且聚集起來會很慢，需要數億年的時間。 普通物質聚集在這些光滑的暗物質團塊中形成星系，但它們在其他方面過著不同的生活。 然而，原子暗物質可以形成自己的陰影星系——模仿可見星系大小和位置的盤狀結構。
一組天體物理學家利用這種有趣的可能性來模擬星系的演化，看看觀察到的差異可能會出現什麼。 他們允許原子暗物質根據自身的作用力演化，然後研究這些新結構將如何通過新的引力組織影響可見星系。 他們於 月在在線預印本數據庫中發布了他們的結果 arXiv.
研究人員發現，即使是少量的原子暗物質——僅佔宇宙中所有暗物質的 6%，不包括其餘部分——也足以從根本上改變星系的演化。 由於原子暗物質能夠相互作用，它很容易凝結，通過發射某種形式的暗輻射而損失能量。 模擬表明，每個星系內部都會迅速出現一個“暗盤”，其自旋與可見的正常分量的自旋非常匹配。
從那裡，原子暗物質繼續凝結，就像普通氣體凝結成雲並最終凝結成恆星一樣。 在模擬中，原子暗物質形成了自己的暗星，甚至可能導致自己形成黑洞。 然後這些團塊沉入銀河系核心，那裡的密度增加了。
由於這種額外的引力，星系核心的恆星形成加速，形成恆星的速度比具有簡單暗物質的星系快得多。 這些模擬實際上排除了一些原子暗物質模型，因為這些模型導致它們的星系過快地耗盡了新的恆星形成材料。
但一些模型在目前的觀測範圍內倖存下來，進一步證明了原子暗物質存在的可能性。 研究人員希望進一步的理論和實驗研究能夠闡明這種有趣的奇異物質形式的合理性。 例如，由於原子暗物質的凝結效率如此之高，我們或許能夠利用位於羅馬的美國宇航局南希格雷斯太空望遠鏡，通過未來的引力微透鏡研究來探測緻密的類星團。
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