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一个新的计算机模拟可以在没有暗物质的情况下形成星系，为一个存在争议的宇宙理论支持者提供依据，这个理论认为暗物质并不存在。
天文学家模拟了星系的形成过程，但没有使用括暗物质，一些人认为这是一个有争议的宇宙模型---- 改良牛顿力学模型的胜利。 图中，浅色的点显示年轻恒星的形成。（来源：AG Kroupa/Uni Bonn）
有史以来第一次，一群宇宙学家在计算机中不适用任何暗物质创造了虚拟星系。暗物质的反对者认为这是一个有争议的模型的胜利，这个模型被称为MOND，或者改良牛顿力学。但这一结果不太可能说服大多数天文学家放弃几十年来的暗物质理论。
星系的诞生
我们的宇宙诞生于大约138亿年前的大爆炸。 从一开始，物质就不是均匀分布的。 宇宙的某些部分比其他部分密度更大。
天文学家之所以知道这些变化的存在，是因为他们可以在宇宙微波背景辐射(宇宙大爆炸遗留下来的辐射)中看到它们。引力把越来越多的暗物质和普通物质吸引到这些区域，形成了一个巨大的宇宙丝状网，这些丝状网现在正在我们的宇宙中旋转。最初的恒星，最终的星系，都是在这里形成的。
这些基本要点是大多数天文学家所接受的宇宙标准模型的一部分。 它被称为“ lambda-cold 暗物质”模型。 这个理论依赖于暗能量来解释我们快速膨胀的宇宙，它利用暗物质在最大的尺度上精确地创造宇宙运动，比如旋转的星系。没有暗物质，天文学家无法解释最终导致星系形成的变化。
近几十年来，除了少数例外，标准模型已经很好地解释了天文学家通过望远镜所看到的东西。 但回到地球上，传统的方法面临着一个重大挑战：尽管进行了几十年的探索和一系列大规模实验，研究人员仍未能找到暗物质的具体物理证据。
而且并不是每个人都同意有暗物质可以被发现。一小群宇宙学家认为暗物质根本不存在。其中一些科学家正在利用计算机模拟探索其他的宇宙模型来证明他们的观点。
暗物质的教条
模拟宇宙中的星系(橙色)和气体(蓝色)。 宇宙大爆炸遗留下来的稀有气体仍未受到爆炸恒星物质的污染（来源：TNG COLLABORATION）
德国波恩大学的天体物理学家 Pavel Kroupa 就是这些标准模型的批评者之一。在他看来，暗物质已经成为了教条。他列举了一些在星系中看到的现实世界中的物质，这些物质对暗物质来说是不合理的。 他还质疑现代宇宙学的许多基本的和广泛接受的方面，从星系可以融合的想法到宇宙微波背景是否真的是大爆炸的证据。
在过去的二十年里，Kroupa一直致力于推进 MOND 理论，这是一个关于宇宙的另类理论。支持这一模型的科学家认为，宇宙中最令人费解的方面——那些引导天文学家发现暗物质和暗能量的方面——实际上可以通过稍微修改牛顿描述万有引力的定律来解释。
但是为了说服更大的科学界，像Kroupa这样的逆向主义者必须证明 MOND 实际上可以重建我们的宇宙，同时也解释了最初引导天文学家拥抱黑暗面的同样的奥秘。到目前为止，使用 MOND 的计算机模拟还未能建立起与我们今天看到的真实星系相似的虚拟星系。
因此，其他对标准模型持怀疑态度的科学家将这项新研究视为一个潜在的里程碑。
阿姆斯特丹大学的理论物理学家 Erik Verlinde 说: “这显然是一项重要的研究，因为 MOND 经常被批评不能像描述暗物质模型那样成功地描述星系的形成。” Erik Verlinde 是著名的暗物质批评家，他没有参与这项研究。
MOND理论也有问题
宇宙微波背景（来源：ESA and the Planck Collaboration）
但是哈佛大学的天文学家Loeb并不这么认为。他说，正常物质的物理性质意味着它不能产生天文学家在宇宙微波背景中看到的大规模变化。随着时间的推移，辐射可以消除正常物质中的小规模扰动。但是因为暗物质不与辐射相互作用，它使这些变化从种子发展到星系。
“ MOND 的主要问题在于它不能解释从宇宙微波背景辐射(CMB)到现在的宇宙演化的初始条件，” Loeb 说。他补充道: “如果除了宇宙微波背景辐射外只有普通物质，而没有暗物质(根据定义暗物质与光不相耦合) ，那么星系根本就不会形成。”
Kroupa承认，他们的模拟还需要大量的工作才能完全捕捉到星系的形成和演化过程。 目前，他们计算机中的 MOND 宇宙只能捕捉到星系形成的初始阶段。 他的团队希望建立这个模型，直到他们的星系能够成长和进化。
“一旦我们理解了这一点，一旦我们在 MOND 中理解了星系星系团与星系群是如何形成的，我们将开始发展一个嵌入 MOND 的宇宙模型，” Kroupa说。
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