冷暗物质候选者。
在WIMP、轴子和自相互作用暗物质外,还有另一种可能的候选者:中微子。它只能解释一小部分暗物质,我们称之为宇宙中微子背景。此外,理论上中微子在标准模型中还有一种假设的伙伴:惰性中微子。惰性中微子与中微子不同,它们主要通过引力相互作用,参与标准模型中相互作用的程度反倒非常低。并且,它们可能是最受欢迎的“温暗物质”候选者──至少是介于热与冷之间的暗物质候选者。
理论物理学家刚开始探讨的另一个观点是:暗物质或许不止是一种,而是一类粒子。也有可能暗物质是由传统的轴子、类轴子、WIMP、惰性中微子和自相互作用暗物质一起组成的。甚至还有另外一种可能性,暗物质实际上是由在早期宇宙中形成的恒星级质量的黑洞组成的。自从2017年发现了引力波,表明这个质量级别的黑洞数量比以前设想的要多一些,这种观点就更受欢迎了。
来自太空的线索
在天文学中,我们总是采用比较被动的观测方式。虽然我们可以选择仪器,但我们不能创造一个星系或者恒星来观察它的演化过程。宇宙中,大多数过程的时间尺度对人类而言并不友好。星系形成需要数十亿年,而释放暗物质粒子的宇宙学过程也需要几十到几百年的时间。
即便如此,暗物质的天体物理学探测仍为我们提供了丰富的信息。例如美国航空航天局(NASA)的费米伽马射线空间望远镜(Fermi Gamma-ray Space Telescope)通过寻找只有暗物质才能发出的伽马射线信号,就起到了暗物质实验装置的作用。
事实上,费米望远镜确实在银河系中心看到了过量的伽马射线。这激起了观测家和理论家们的激烈争论。一种解释是,这就是暗物质相互碰撞的结果。另一种可能性是,信号来自银河系中心附近的中子星,而中子星在其生命历程中会发射伽马射线。一些天体物理学家更倾向于中子星这种常规的解释,而其他人则认为信号是暗物质产生的。只有对更详尽的观测进行分析之后,才能够说服大家去相信这个观点。费米望远镜未来的观测数据,以及NASA的全天中能段伽马射线探测器(All-sky Medium Energy Gamma-ray Observatory eXplorer,简称为AMEGO-X)等未来实验提议将有可能终结这个争论。