這一發現有助於將暗物質排除在假設的範圍之外,並讓科學家們走進幾步,更加深入地了解宇宙瀰漫在宇宙中並將星系固定在一起的無形東西。它也一勞永逸地解決了哪個星系 - 我們的銀河系或仙女座星系 - 更大的問題。
研究結果表明,星系中的暗物質比普通物質多約400倍; 它還表明暗物質粒子不能比每立方釐米空間相當於20個氫原子更緊密地堆積在一起。
劍橋大學的研究小組負責人格裡·吉爾莫爾說:「重要的是要注意這些東西不是氫原子,而是它的重量。」
這種令人驚訝的低密度意味著暗物質可以佔據的最小空間體積是一個1000光年的立方體,具有3000萬倍的太陽質量。
「我們從未發現較少量的暗物質或更濃縮的暗物質,」吉爾摩說。
科學家認為,通過這些暗物質塊和它們所包含的恆星的組合,大型星系被構建為樂高式。
通過了解暗物質可以佔據的最小體積,研究人員能夠計算出暗物質的其他物理特性。其中一個屬性是速度,結果是大約每秒6英裡(9km / s)。
「這比預測快了大約一百萬倍,」吉爾摩爾在電話採訪中說。
研究人員還計算出暗物質的「溫度」 -或者至少,溫度暗物質會,如果它散發出的熱量像普通的事都有。當然,研究暗物質的困難之一是它不發光並且不發出輻射,包括熱量。
如果暗物質是由氫原子構成的,它的溫度約為18,000華氏度(10,000攝氏度) - 或者比太陽表面更熱。
這個溫度比科學家們預期的要溫暖得多。其他理論預測暗物質顆粒相對緩慢,其溫度可能低至1攝氏度。
重量級冠軍
這項研究還解決了天文學家之間關於哪個星系,我們的銀河系或仙女座星系更大規模的爭論。對矮星系的詳細研究使研究人員能夠比以往更精確地稱量我們自己的星系。
「我們幾乎是仙女座的兩倍,」吉爾摩說。
這項發現是由該研究的另一名團隊成員馬克威爾金森發現的。仙女座仍然被認為比銀河系更大,擁有更多的恆星 - 可能是因為它吞噬了一堆較小的星系 - 但它的暗物質略少。
它是什麼?
吉爾莫爾說,科學家在弄清暗物質之前還有很長的路要走,但新發現可能有助於縮小可能性。
兩種最受歡迎的暗物質候選物是稱為超對稱粒子的大粒子和稱為軸的低質量粒子。超對稱顆粒被認為是一族顆粒,其質量範圍是普通氫原子的數百至數千倍。
據信,在大爆炸期間,軸的質量非常小並且已經大量生成。吉爾摩說,新的結果似乎有利於軸心組成暗物質,但也可能是暗物質由各種粒子組成。
「毫無理由認為暗物質只是由一種物質構成,而不是普通物質由某種物質組成,」Gilmore告訴SPACE.com。「但這肯定告訴我們,普通的暗物質粒子更可能是一個軸而不是超對稱粒子。」