一项模拟实验展示了银河系周围的暗物质分布。图片来源：德国马克斯·普朗克天体物理研究所

本报讯 天文学家近日在预印本平台arXiv报告称发现了一个由不可见的暗物质构成的巨大云团，其质量相当于数百万颗太阳，横跨数百光年。

暗物质被认为比宇宙中的普通物质重5倍以上，只有通过引力效应才能显现出来，其性质至今仍是未解之谜。然而宇宙演化模拟结果显示，银河系不仅被一个质量相当于1万亿颗太阳的弥散暗物质“晕”所包裹，并且有无数小型暗物质团块，即“子晕”在恒星间游荡。

如果得到证实，这片暗物质云团将成为人类首次在银河系中发现的子晕。一旦能找到更多子晕，它们的尺寸与分布特征将有助于天文学家破解暗物质的性质。

加拿大圆周理论物理研究所的Niayesh Afshordi表示，目前证明该云团存在的证据尚不足以支撑其结论，但研究团队采用的技术——追踪“宇宙时钟”脉冲星的轨道衰减运动具有很大的潜力。

主流宇宙学理论认为，暗物质由质量大、运动速度慢的“冷暗物质”粒子构成。这类粒子易形成团块，通过吸引普通物质来形成星系。理论还推测，大型星系应包含大量暗物质子晕，其质量范围从数十亿颗太阳到地球不等。随着银河系地图绘制精度的提升，天文学家开始寻找子晕塑造银河系的证据。一种有希望的方法是观测银河系盘周围被引力拉伸的恒星串。其中一些恒星串存在断裂，仿佛有什么看不见的天体从中穿过。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校的Mike Boylan-Kolchin指出，天文学家尚不能确定这些断裂一定是由暗物质子晕造成的。

美国阿拉巴马大学亨茨维尔分校的Sukanya Chakrabarti团队则将目光转向了脉冲星。这种天体是大质量恒星爆发后的超致密残骸，其自转速度极快，会发射出周期性的射电波脉冲，如同灯塔光束扫过地球，有时每秒钟数百次。

研究团队重点观测了与其他脉冲星或恒星配对的脉冲星。当脉冲星围绕伴星运行时，会不断靠近或远离地球，其无线电脉冲频率也会出现周期性变化。这种频率变化使研究人员能以极高精度测量脉冲星的轨道周期，并追踪任何变化。

借助十多年的脉冲星数据档案，Chakrabarti团队测量了27个脉冲星双星系统的轨道周期是如何逐渐衰减的。理论上，旋转天体发射的引力波会使其轨道逐渐缩小，但任何额外的轨道周期衰减则意味着附近有大质量天体的引力在拖拽脉冲星。

在27个脉冲星双星系统中，有少数几个位于天空同一区域的系统显示出相似的异常轨道周期衰减。团队通过建模推测，有一个质量约为1000万颗太阳的天体在对这些脉冲星进行引力拖拽。

普通物质（如恒星或气体云）的异常聚集可能是原因所在，但研究人员查阅了目前最详尽的恒星数据库——欧洲盖亚卫星的恒星目录及分子气体云图，却一无所获。超大质量黑洞也可能导致这种额外衰减，但必须比银河系中心的超大质量黑洞还要重，因此这一可能性极小。

“我们排查了所有可用数据集。”Chakrabarti表示，“虽然无法完全确定，但我们倾向于认为它更可能是一个暗物质子晕。”

科学界对此仍持怀疑态度。“要让人们相信这一结果，还需要更多证据。”Boylan-Kolchin指出，“团队建模表明，这片暗物质云团的质量分布不均匀，可能指向一种特殊类型的暗物质。这是最令人兴奋的一种可能。”

Chakrabarti表示，随着发现更多“宇宙时钟”并进行更长时间的监测，团队的测量精度将进一步提高。幸运的是，全球已有多个研究项目正利用脉冲星探测超大质量黑洞合并产生的引力波背景噪声，他们可以借助这些项目的数据开展研究。（王方）

相关论文信息：

https://arxiv.org/abs/2507.16932v1