要知道暗物質的溫度，我們首先要了解萊曼阿爾法森林！說簡單點就是遙遠星系發出的星光在漫長的旅途中形成的氫吸收線，它能告訴我們宇宙早期的物質分布、結構形成以及宇宙的演化過程，最重要的一點就是，通過萊曼阿爾法森林我們可以知道一些關於暗物質的信息！這一點很重要。首先我們先了解下氫原子的吸收和發射線。
氫原子吸收和發射線中的萊曼系、巴耳末系、帕邢系
氫只有一個質子和一個電子，不僅是宇宙中所有原子中結構最簡單的，而且是含量最豐富的元素：宇宙中90%以上的原子都是氫原子！
那麼這麼小這麼簡單的東西是如何告訴我們關於暗物質的信息的。
首先，氫原子有特定的能級，電子可以在不同的能級上來回躍遷。我們用適量的能量撞擊氫原子，氫原子就會吸收特定的能量，電子就會躍遷到更高的能級。
但是原子總是喜歡處在低能量的穩定狀態，所以電子也會自發的躍遷到更低，更穩定的能級。
當電子向低能態躍遷時，就會釋放出輻射！如果電子跳到第一個能級也就是基態，就會發出紫外線，這時所發出的輻射屬於萊曼系；如果電子跳到第二個能級，氫原子就會發射可見光，屬於巴耳末系；而如果跳到第三能級，原子就發出紅外光，屬於帕邢系。
當電子從第三能級到第二能級跳躍時就會發出巴耳末α線（H-α），波長656.3毫米，顏色為紅色！如果我們用望遠鏡看一個正在形成恆星的星系：
從第四能力跳到第二能級，氫原子就會發出巴耳末β線，第五到第二，巴耳末γ線
正是巴耳末α線導致了星系發出紅色的可見光！在上圖漩渦星系的例子中，我們可以看到巨大的旋臂正在形成恆星！
但是宇宙中的大多數的氫並不存在於星系的恆星形成區域。大部分都在低溫、深邃的太空深處，並且處於最低能量狀態。
在這種情況下，氫最好的朋友是誰？波長為1216埃（1 埃=1×10^ -10 米）的紫外線，被稱為「萊曼-阿爾法線」，也就是能把氫原子從基態提升到第一激發態所需的能量！當然，還有其他激發態，例如：n＞2，這些能態也會形成吸收線，例如：萊曼-β，萊曼-γ。但萊曼-α的吸收線最強。因為萊曼-α的能量更低。
那麼我們為什麼要關注宇宙氫的發射和吸收線！我們知道宇宙中的光來自哪裡：恆星和星系！
遙遠星系的星光形成的萊曼-阿爾法吸收線
宇宙中不僅僅是虛空；原始氫氣團在宇宙中到處都是！無論遙遠星系發出的光穿過什麼地方，中性氫都會通過吸收波長為1216埃的光而留下痕跡。
但是由於宇宙的膨脹，星系發出的光發生了紅移！換句話說，我們把冷的中性氫氣放在我們和一個遙遠的星系之間不同的距離上，我們會觀察到不同波長的吸收線！不同的距離有不同的吸收線！
我們可以用強大的望遠鏡（比如哈勃望遠鏡）來獲取遙遠星系的光譜，然後觀察沿途哪些地方有氫氣團。
如果觀察的是離我們比較近物體，我們就會發現在我們和所觀察到的物體之間只有幾團氣體。我們不斷地往遠的地方看，我們就會看到大量的吸收線！在非常遙遠的物體，光線就會經過許多團狀氣體，我們看到的這些線條被稱為萊曼-阿爾法森林！
原始氫氣團如何告訴我們暗物質的溫度
首先我們需要知道地是，當我們看到更遠的星系時，我們也在回顧宇宙地過去！如果我們想讓這些大而深的吸收線在很遠的地方發生，也就是在很古老的宇宙發生，我們就需要在宇宙的早期形成密集的，坍縮氣體雲。
迄今觀測到的譜線紅移最高的類星體，其紅移值為Z=4.43，相應的到我們的距離約為宇宙半徑的93%。在所有高紅移類星體的光譜中無一例外地均存在萊曼α森林。
這告訴了我們關於暗物質的一些信息！因為如果我們想要在宇宙的早期創造出密度大，容易坍塌的結構，宇宙中地暗物質就不能移動得太快。在天體物理學中，如果物質移動得快，我們就稱為熱，如果移動得慢，我們就稱為冷。
對於暗物質，宇宙微波背景（CDM）並不關心是冷還是熱。但小尺度結構和萊曼阿爾法森林對暗物質的冷熱非常敏感！如果暗物質是熱得，森林的吸收線就會太淺；換句話說，熱暗物質使得宇宙在早期很難形成小尺度結構。
但是我們在萊曼-阿爾法森林直接看到了這種小型結構的證據！這告訴了我們什麼
冷暗物質
萊曼-阿爾法森林告訴了我們暗物質可能是弱相互作用大質量粒子（wimps），因為暗物質粒子質量太大而不能快速移動，或者暗物質粒子可能是生來就是冷的粒子，比如軸子或惰性中微子，因為它們一出生就移動得很慢。但暗物質不可能是普通的中微子或高溫惰性中微子，因為熱暗物質在早期宇宙中無法形成這種小型結構！
所以通過觀察氫，我們可以知道宇宙中的暗物質是冷的。這就是氫如何告訴我們暗物質的溫度！