由伦敦大学学院牵头的国际研究团队最新研究表明，合并黑洞所产生的引力波观测可能为我们提供关于暗物质的新见解。

这项研究在2023年卡迪夫国家天文学会议上首次发布，并已刊登于《物理评论D》杂志。研究团队利用计算机模拟，探讨了不同类型暗物质的模拟宇宙中引力波信号的生成。

研究结果显示，下一代天文台探测到的黑洞合并事件数量，能够揭示暗物质是否与其他粒子发生相互作用，从而帮助我们理解暗物质的组成。

宇宙学家普遍认为，暗物质是我们对宇宙理解中最重要的未解之谜之一。尽管有力证据表明暗物质占据了宇宙中85%的物质，但关于其潜在特性仍未达成一致。这包括暗物质粒子是否会与原子或中微子等其他粒子发生碰撞，或是它们是否会毫无阻碍地穿过这些粒子等问题。

一种研究方法是观察星系如何在被称为“晕”的稠密暗物质云中形成。如果暗物质与中微子发生碰撞，暗物质的结构将变得更加分散，从而导致星系形成数量减少。

然而，这种方法的挑战在于，任何消失的星系都非常微小且距离遥远，因此即使使用最先进的望远镜，也难以确认它们的存在。

研究团队建议通过引力波间接测量暗物质的丰度，而不是直接寻找消失的星系。他们的模拟结果表明，在暗物质与其他粒子发生碰撞的模型中，遥远宇宙中的黑洞合并事件显著减少。

尽管这种效应目前过于微小，现有的引力波实验尚无法探测，但它将成为正在规划的下一代天文台的主要研究目标。

研究作者希望他们的方法能够激发利用引力波数据探索宇宙大尺度结构的新思路，并为暗物质的神秘本质带来新的启示。

UCL物理与天文学的Alex Jenkins博士是这项研究的主要作者之一，他表示：“引力波是观察遥远宇宙的强大新工具。下一代天文台每年将探测到数十万次黑洞合并，这将使我们对宇宙的结构和演化有前所未有的理解。”

杜伦大学的合著者索纳克·博斯博士指出：“暗物质依然是我们对宇宙理解中持久的谜团之一。这意味着继续寻找探索暗物质模型的新方法，结合现有和新型探测器来充分验证模型预测是特别重要的。引力波天文学提供了一条途径，不仅可以更好地理解暗物质，还能更广泛地理解星系的形成与演化。”