暗物质在宇宙物质总量中占很大比重，但科学家尚不能观测到这种物质。此外，对于“暗物质究竟由什么构成”这个问题，也是众说纷纭。在过去的几十年，科学家提出了一系列理论，阐述何种类型的粒子构成暗物质，同时解释暗物质对正常物质产生的多种影响。国际宇宙学家小组利用星系际介质（星系际介质是星系之间的广袤空间，基本上处于真空状态）观测数据来缩小暗物质构成的范围。该研究论文刊登在7月20日出版的《物理评论快报》上。
研究小组的发现对“模糊暗物质”的理论提出质疑，更偏向于赞同与之针锋相对的“冷暗物质”理论。
这一发现对当前的暗物质直接探测工作具有启示意义。如果研究人员明确暗物质的特性，他们就能有的放矢、缩小搜寻范围。
研究论文主执笔人、华盛顿大学天文学系博士后研究员维克·伊希克表示：“几十年来，理论物理学家一直试图了解构成暗物质的各种粒子和力的特性。我们的研究旨在缩小暗物质构成的可能范围。如果所有暗物质都是模糊暗物质，便与我们的数据相矛盾。”
为了解释暗物质对星系以及星系际介质产生的影响，科学家提出了“模糊暗物质”理论和“冷暗物质”理论。
“冷暗物质”理论
的历史较短，可追溯到上世纪80年代，是当前的暗物质标准模型。根据这一理论，
暗物质由质量相对较大但移动速度较慢的粒子构成，交互作用较弱。
冷暗物质理论帮助解释了宇宙的大规模独特结构，例如星系为何喜欢“组团”，形成大规模星系团。不过，冷暗物质理论也存在缺陷和矛盾。例如，该理论预测银河系附近存在数百个卫星星系，但实际情况是，我们只有几十个规模较小的近邻。
“模糊暗物质”理论
是一项较新的理论，弥补了冷暗物质理论存在的缺陷。
根据这一理论，暗物质由超轻粒子构成，而不是重粒子。
对于宇宙内的很多基本粒子，它们的大范围移动可以用经典牛顿物理学原理加以解释；解释小范围移动（例如亚原子层面）则需要量子力学原理。但对于“模糊暗物质”理论预言的超轻粒子，超大范围移动（例如从星系的一端移动到另一端）同样需要借助量子力学原理。
星系际介质内的氢气，明亮区域的氢气密度较高。
根据相对较新的星系际介质观测数据，伊希克和同事对暗物质的假设特性进行建模，进而分析两种暗物质理论的可信度。星系际介质主要由暗物质构成，同时还存在氢气和少量氦气。星系际介质内的氢气吸收来自遥远明亮天体的光线。几十年来，天文学家一直借助地球上的观测设备，对星系际介质内氢气的光吸收进行研究。
研究小组对星系际介质如何与类星体的光线发生交互作用进行分析。
类星体
是大质量遥远天体，与恒星类似。研究采集了智利的欧洲南方天文台对100颗类星体的一组观测数据，此外，研究小组还使用了智利的拉斯-坎帕纳斯天文台以及夏威夷的凯克天文台对25颗类星体的观测数据。
借助剑桥大学的一台超级计算机，伊希克等人对星系际介质进行了模拟建模，计算何种类型的暗物质粒子与类星体观测数据相符。
他们发现模糊暗物质理论预测的一种典型粒子由于质量太小，与星系际介质的氢气吸光模式没有关系；而一种较重的、与冷暗物质理论预测的粒子类似的粒子则与他们的模拟结果有更高的一致性。
伊希克表示：“‘模糊暗物质’理论旨在解答与我们的星系和其它星系有关的疑问。根据这一理论，这种粒子的质量一定超过最初的预计。”
模拟研究绘制的图像，左图立基于标准的冷暗物质模型，右图立基于模糊暗物质模型，展示了星系际介质内氢气对光的吸收，明亮区域的氢气密度较高。
曲线展示了氢气的光吸收变化，左图曲线与新研究的数据拥有更高的一致度。
伊希克指出，
虽然超轻“模糊”粒子仍有存在的可能，但它们无法解释为何会形成星系团和其它一些疑问
（例如银河系附近为何只有少量卫星星系）。相比之下，较重“冷”粒子与天文观测以及星系际介质的模拟结果保持一致。
虽然研究发现无法消除“冷暗物质”理论长期存在的缺陷，但伊希克相信进一步获取星系际介质数据能够帮助解答暗物质由何种粒子构成。在伊希克看来，认为“冷暗物质”理论没有任何问题的那些科学家尚未了解在星系际介质产生影响的各种复杂力：“但不管怎样，星系际介质相关研究定存在丰富的线索，有助于我们加深对暗物质的认知。”
研究论文合著者包括马托·维尔、马丁·哈尔奈特、乔治·贝克和詹姆斯·博尔顿。维尔就职于意大利国际高等研究院、的里雅斯特天文观测台和国家核物理研究所；哈尔奈特就职于剑桥大学；博尔顿就职于诺丁汉大学；贝克就职于加利福尼亚大学河滨分校。此项研究获得美国国家科学基金会、意大利国家核物理研究所、欧洲研究委员会、意大利国家天体物理研究所、英国皇家学会以及美国科维理基金会的支持。
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责编：钟狼将
