新的模拟显示，暗物质是构成宇宙质量绝大部分的无形物质，可以组装成原子。 这些“暗原子”可以从根本上改变星系的演化和恒星的形成，让天文学家有机会了解这种神秘物质。
暗物质占宇宙中每个星系和星系团质量的 80% 以上。 我们所有的观察都表明，暗物质是一种新的粒子，它不与普通物质甚至光发生相互作用。 我们只能通过暗物质与其他一切的引力相互作用来识别暗物质。 无论暗物质是什么，它都超出了我们现代物理学的理解。 但它仍然有质量，因此也有引力。
我们还不知道暗物质是简单的还是复杂的。 它只能由一种粒子组成，这种粒子主宰着宇宙，甚至与自身几乎没有相互作用。 或者它可以由多种类型的粒子组成，与我们在普通物质中看到的一样丰富多样。 此外，我们只知道四种基本的自然力：引力、电磁力、强核相互作用和弱核相互作用。 但可能还有其他力只作用于暗物质粒子，根本不影响正常物质。
额外的暗物质粒子和暗力的概念并不像看起来那么牵强。 我们对物理学的理解是建立在对称性之上的，对称性是粒子之间深刻的数学关系。 自然法则中可能存在额外的对称性，使暗物质成为正常物质的对应物，并且对于正常物质可以参与的每一种相互作用，暗区都有一个对应物。
例如，我们可以从普通物质构建简单的原子：一个质子和一个电子，它们相互连接，光子是电磁力的载体，介导相互作用。 我们还可以拥有相同暗物质结构的一个版本，暗质子通过暗光子与暗电子结合：暗原子。
原子暗物质的行为与仅由一个粒子组成的暗物质有很大不同。 最重要的是，简单的暗物质很难聚集在一起，而且聚集起来会很慢，需要数亿年的时间。 普通物质聚集在这些光滑的暗物质团块中形成星系，但它们在其他方面过着不同的生活。 然而，原子暗物质可以形成自己的阴影星系——模仿可见星系大小和位置的盘状结构。
一组天体物理学家利用这种有趣的可能性来模拟星系的演化，看看观察到的差异可能会出现什么。 他们允许原子暗物质根据自身的作用力演化，然后研究这些新结构将如何通过新的引力组织影响可见星系。 他们于 月在在线预印本数据库中公布了他们的结果 arXiv.
研究人员发现，即使是少量的原子暗物质——仅占宇宙中所有暗物质的 6%，不包括其余部分——也足以从根本上改变星系的演化。 由于原子暗物质能够相互作用，它很容易凝结，通过发射某种形式的暗辐射而损失能量。 模拟表明，每个星系内部都会迅速出现一个“暗盘”，其自旋与可见的正常分量的自旋非常匹配。
从那里，原子暗物质继续凝结，就像普通气体凝结成云并最终凝结成恒星一样。 在模拟中，原子暗物质形成了自己的暗星，甚至可能导致自己形成黑洞。 然后这些团块沉入银河系核心，那里的密度增加了。
由于这种额外的引力，星系核心的恒星形成加速，形成恒星的速度比具有简单暗物质的星系快得多。 这些模拟实际上排除了一些原子暗物质模型，因为这些模型导致它们的星系过快地耗尽了新的恒星形成材料。
但一些模型在目前的观测范围内幸存下来，进一步证明了原子暗物质存在的可能性。 研究人员希望进一步的理论和实验研究能够阐明这种有趣的奇异物质形式的合理性。 例如，由于原子暗物质的凝结效率如此之高，我们或许能够利用位于罗马的美国宇航局南希格雷斯太空望远镜，通过未来的引力微透镜研究来探测致密的类星团。
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