科学家们长期以来一致认为暗物质——宇宙中占85%的神秘物质——不与光相互作用。但一项新的研究表明，暗物质可能并非如此黑暗。

图：物理快报

2025年10月13日，约克大学的研究人员宣布，暗物质在遇到光线时可能会留下微弱的颜色痕迹。这种“指纹”会是蓝色或红色，具体取决于光线穿过的是哪种类型的暗物质。虽然这种色调极其微妙，但研究人员表示，下一代望远镜有可能检测到它。如果真是这样，这将是理解这一奇怪物质的重大突破，目前我们只能通过其引力作用来测量它。研究人员于9月27日在《物理快报》杂志上发表了他们的同行评审研究。这项新研究并没有表明暗物质直接与光相互作用。相反，研究人员说，暗物质可能通过与其他粒子（如希格斯玻色子）的一系列相互作用间接与光相关联。

这些亚原子相互作用可能会导致光子——光粒子——在遇到暗物质粒子时稍微散射，产生微弱的颜色斑点。研究合著者Mikhail Bashkanov说：“这是一个在科学界相对不寻常的问题，因为大多数研究人员都会同意暗物质是黑暗的，但我们已经证明，即使是想象中最黑暗的暗物质——它仍然可能具有某种颜色特征。当Bashkanov提到“最黑暗的”暗物质时，他指的是不同种类的暗物质工作方式。虽然科学家们普遍认为暗物质不反射、吸收或发射光线，但有些暗物质概念确实与光子有关，使它们不那么黑暗。例如，对暗物质的一种主流假设是WIMP（弱相互作用大质量粒子）。这种形式的暗物质粒子通过弱核力与普通物质发生相互作用，这是宇宙中已知的四种基本力量之一。由于这一点，人们认为当两个WIMPs相撞时，它们可能会相互湮灭并产生光子或光线。

另一方面，一些暗物质模型只会通过引力与普通物质相互作用，它们无法转化为光子，因此被认为更加“黑暗”。然而，这项研究指出，即使是如此暗的物质也可能通过亚原子相互作用链在光上留下间接痕迹，并且该痕迹的颜色可以表明光线穿越了哪种假设形式的暗物质——是WIMP还是纯粹引力形式。 科学家发现，穿过WIMP云的光线更有可能使其中的能量较高的蓝光子散射掉。这意味着能量较低、产生较红光线的光子更可能穿透到达远处的观测者。另一方面，穿过纯粹由引力组成的暗物质的光线更有可能使其红光子偏折，留下蓝光子到达观测者。因此，穿过WIMP的光线会有红色调，而穿过纯粹由引力组成的暗物质的光线会有蓝色调。

如果天文学家在来自遥远星系的光中检测到这种色调，他们就能计算出介于星系和地球之间哪种形式的暗物质。这可能有助于我们区分竞争的暗物质模型。不幸的是，这种多彩的指纹对我们当前的技术来说太微弱而无法检测到。但这种情况可能会很快改变。Bashkanov说：这是一个令人着迷的想法，而且更令人兴奋的是，在某些条件下，这种颜色实际上可能是可检测的。有了合适的下一代望远镜，我们就可以测量它。这意味着天文学可以告诉我们关于暗物质本质的一些全新的信息，使寻找暗物质变得更加简单。总之：一项新研究称，穿过暗物质的光可能会带上一个明显的、可能可检测到的红色或蓝色色调。