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模拟星系群中的暗物质分布 ， 较亮的区域显示出较高浓度的暗物质 。 圆圈显示了与两个缺乏暗物质的星系相关的恒星光的特写图像 。 如果这些星系有暗物质 ， 它们会在主图像中显示为明亮区域 。
关键要点
在整个宇宙中 ， 暗物质提供了最大宇宙结构质量的约 85% ， 而普通物质仅提供约 15% 。从单个星系到大型星系团和星团 ， 再到最大结构的网状性质 ， 我们所看到的几乎所有东西都由暗物质主导 。然而 ， 小星系则不同 ， 因为恒星形成通常会排出一些正常物质 ， 从而创造出富含暗物质的环境 。 那么为什么我们有几个根本没有暗物质的小星系呢？最后 ， 我们知道了 。
这里有一点可能会让你摸不着头脑：几年前 ， 第一个没有暗物质的星系被发现 ， 这有助于证明暗物质的存在 。 这可能是你能想象到的最违反直觉的结论 ， 因为暗物质的定义特征是：
它无处不在 ， 它是巨大的 ， 它比正常物质更丰富 ， 比例为 5 比 1 ， 它是在所有尺度上形成宇宙结构的主要驱动力 。
在我们看到的每一个大尺度结构中 ， 包括大螺旋星系、巨型椭圆星系、星系群、丰富的星系团 ， 甚至是大宇宙网 ， 暗物质都主导着外面的一切 ， 在理论和观测之间提供了惊人的联系 。
然而 ， 那里的星系并不多 ， 而且只有少数最小的星系被发现几乎没有暗物质 。 这听起来像是暗物质理论中的一个“错误” ， 但它实际上是一个特征 。 在充满暗物质的宇宙中 ， 只有两种可行的方法可以创建一个没有暗物质的星系 ， 而第一次真正测试这两种机制的合理性的模拟表明 ， 其中一种实际上以极端的方式再现了我们所看到的准确性 。 这是暗物质理论的胜利；这就是它如何运作的科学 。
暴胀期间印在我们可观测宇宙上的初始波动可能只会在约 0.003% 的水平上发挥作用 ， 但这些微小的缺陷会导致出现在宇宙微波背景中的温度和密度波动 ， 并为大尺度结构奠定基础今天存在 。
第 1 步：重力
在炽热的大爆炸开始时 ， 宇宙是热的、致密的 ， 充满了物质和辐射 ， 而且几乎——但不完全——完全均匀 。 最后一个属性是至关重要的 ， 因为如果它在任何地方都完全一致 ， 那么每个区域都会经历与其他空间区域完全相同的引力 。 但是 ， 即使是微小的缺陷 ， 也会有过度密集的区域优先吸引更多的物质进入其中 ， 而密度不足的区域则会将它们的物质转移到更密集的周围区域 。
据我们所知 ， 我们的宇宙天生具有 99.997% 的完美均匀性 ， 密度不足和过密区域仅偏离平均值约 0.003%：约 30000 分之一 。 尽管如此 ， 这已经足够了 ， 几亿年后 ， 恒星和星系开始形成 ， 从这些最初的结构种子中生长出来 。 物质 ， 无论是正常的还是暗的 ， 都会被吸引到附近最密集的区域 ， 形成一个被称为宇宙网的丝状结构 ， 被巨大的空隙隔开 。 星系沿着细丝形成 ， 而细丝相交的地方会产生更大的结构 ， 如星系群、星团 ， 甚至超星系团 。
【谜团解开：宇宙如何在没有暗物质的情况下制造星系】
宇宙网是由暗物质驱动的 ， 暗物质可能来自宇宙早期产生的粒子 ， 这些粒子不会衰变 ， 而是保持稳定直到今天 。 最小的尺度首先坍塌 ， 而较大的尺度需要更长的宇宙时间才能变得足够密集以形成结构 。 这里看到的相互连接的细丝之间的空隙仍然包含物质：正常物质、暗物质和中微子 ， 所有这些都具有引力 。 宇宙结构的形成也导致了星系 ， 通过将我们的期望与观测进行比较 ， 我们可以真正检验我们对宇宙的理解 。
第 2 步：星形
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