两种暗物质？

在这个时候，暗物质存在的证据已经以多种方式积累：

• 它影响银河系旋转曲线
• 在宇宙学中起着重要作用，宇宙结构的演变
• 可以通过大范围的引力透镜预测大量
• 影响星系团的动力学

仅举几例。

暗物质颗粒有许多已知的候选物：WIMP，轴，WISP，中微子等（实际上，甚至是砖，尽管其他一些考虑因素也会将它们排除在外）。

那么问题是：为什么我们期望只有一种类型的暗物质颗粒负责现象学暗物质？

例如，标准的宇宙模型宇宙学要求暗物质变冷（缓慢，非相对论），这被用来限制暗物质粒子的可能特性。但是，这实际上并不意味着暗物质对于所有天体物理系统都是冷的。例如，星系晕可以由温暖的暗物质组成，而矮星系的晕可以由冷暗物质组成。$\Lambda$

当然，也许有人会说一种物种模型是最简单的一种。相反的说法是，实际上可能有很多物种。反过来，这可能会对天体物理模型产生深远的影响。

总结一下问题：是否有充分的理由（最好得到观察结果的支持）认为当前使用的所有模型中仅存在一种暗物质？

热的暗物质将由非常轻，快速移动的粒子制成。这样的粒子不可能被重力结合到任何结构上，而是会散布在整个宇宙中。

但是暗物质总是被“发现”（或“推断”），要么是在重力作用下绑定到某些可见结构（例如，与碰撞的星系团相关联的暗物质的弱透镜检测/ 螺旋星系的平坦旋转曲线 / 星系团中异常的速度色散），要么与可见的物体无关，但仍形成团块（以前看不见的星系星团的弱透镜检测）。这就是为什么暗物质被认为很冷的原因。

此外，这两种类型之间有明显的区别：不存在暗物质，即“也不是太冷但也不是太热”（另请参见脚注）。暗物质由小于约10 eV的颗粒（热暗物质，由轻粒子组成，大部分散布在各处）或大于约2 GeV的颗粒（重力，较慢的粒子重力结合到某些结构上）组成。当施加最大数量时，由于我们不断扩展的宇宙中的物质，候选粒子（中微子或更奇异的事物）可能对密度参数的实际值有贡献时，会发现两个限制。

因此，DM出现在重力作用下（冷DM）或分散（热DM），并且两种类型明显不同（10 ev vs 2 Gev）。观察结果偏向第一种情况。但是，“冷暗物质”不是最终的解决方案，仍然面临一些问题。

关于混合解决方案的可能性，已经排除了许多解决方案。微透镜排除了银河系晕圈，银河系以及银河系外域中看不见的致密物体（棕矮星，恒星，恒星黑洞）的可能性。普通物质（石头，砖块，灰尘）不可能存在，否则它们会变热并重新辐射。已知粒子的任何奇异混合均无效。

我们认为我们所知道的是，DM必须由一些尚未被发现的重颗粒制成。为了引入一个更复杂的模型（例如，不同类型的粒子取决于它们所附着的结构），需要一个理由（即，一些更好地与现实相符的预测），而没有人能够做到这一点。

备注请注意，来自热型或冷型的暗物质粒子都可能不会“减速”并结块过多（例如，形成行星），因为它们不会像普通物质那样发生电磁相互作用，这就是为什么称DM为无碰撞。凡进入的普通物质形成任何结构的任何地方（例如原恒星或吸积盘），过程的一个非常重要的部分就是热化，即通过大量的碰撞使进入的粒子的能量重新分布。黑暗问题不会发生这种情况。

本质上，答案是奥卡姆（Occam）的剃刀：寻找最简单的解决方案，避免复杂而人为的解决方案，除非（观测）证据要求这样做。是的，可能存在两种或更多种类型的暗物质粒子。但是，如果没有一个物种占主导地位的任何解决方案都需要进行微调，因此是不利的。因此，除非有一种理论会自然地将暗物质混合在一起（当它们的天体物理含义不同时具有不同的性质，即热和冷等特性，而奥卡姆剃须刀不适用时），我们应该期望只有一个物种占主导。

如果这种理论无法解释证据，那么只有采用一种以上类型的暗物质粒子，才可以使用更复杂的模型。当前，我们还没有到那个阶段。