鞏固宇宙標準模型，新研究：暗物質行為也服從相對論重力規則
暗物質諸多神祕特性未解，根本問題在於暗物質是否遵循與標準模型粒子相同的物理定律，或者它受超越當前理論框架的未知力影響。近期一項國際合作新研究明確證實，暗物質並未違反愛因斯坦廣義相對論，行為方式與傳統重力定律預測一致。
可觀測宇宙由 4.9% 普通物質（重子物質）、26.8% 暗物質、68.3% 暗能量構成，占比最少的 4.9% 普通物質包含人類生物本身、星系、恆星、行星、宇宙微波背景輻射等「可見」物體，也是我們透過電磁波輻射觀察研究的主要對象。
換句話說，不可見的暗物質豐度是可見物質 5 倍，但這些神祕物質只與重力相互作用彰顯存在感，而普通物質服從四種自然基本力──重力、電磁力、強核力、弱核力。
由原子和分子組成的普通物質會被重力吸引朝質量緻密區域聚集，形成恆星、星系、星團等結構，這種聚集現象是因為時空本身被質能彎曲形成「重力井」，物質自然落入其中，愛因斯坦的廣義相對論為此提供一套數學框架，描述重力如何塑造宇宙大尺度結構，經典流體動力學的歐拉方程（Euler’s equations）則與此相輔相成，描述普通物質的大尺度運動動力學。
暗物質遵循相同物理定律
但暗物質呢？它是否受相同流體動力學原理約束？由日內瓦大學（UNIGE）領導的國際團隊想確認在宇宙大尺度結構上，暗物質是否也像普通物質一樣遵循重力定律，或受到其他目前未知的力量支配管轄。
研究人員透過研究遙遠星系速度，試圖直接評估暗物質在重力位能影響下是否表現出與普通物質類似的運動，若暗物質僅透過重力作用，那麼星系運動應該與扭曲時空結構的歐拉方程預測一致；相反地，若有第五種力專門作用於暗物質，它將影響星系運動，導致星系以不同方式落入重力井，星系速度剖面會出現可測量偏差。
將方法應用於當前宇宙學數據，研究團隊得出結論，暗物質以與普通物質相同的方式落入重力井，遵循歐拉方程，鞏固標準宇宙學模型基礎。
研究人員說，雖然現階段結論未完全排除未知力，但如果存在第五種力，它的強度也不能超重力 7%。
（首圖來源：pixabay）