来自多体宇宙学模拟的模拟暗物质晕。来源：uux.cn维基百科通过CC BY-SA 3.0

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（David Appell）：经过近一个世纪对暗物质的猜测、提议和搜索，物理学家现在知道，暗物质目前约占宇宙质量能量的27%，其丰度是像你、海洋和系外行星这样的普通物质的五倍多。

宇宙中的大部分物质都是暗的。在大尺度上，它是冷的，不会与我们认识的任何东西碰撞，因此被称为“冷暗物质”。已经提出了许多可以解释宇宙大尺度结构的候选者，但没有一个是通过实验确定的。

但在较小的尺度上，暗物质可能不同，可能会留下不同的特征，尤其是在早期宇宙中。当然，这些更难观察。

质子和中子等重子也存在于早期宇宙中，它们的影响必须与存在的任何暗物质区分开来；两者都会影响较小结构的形成。

银河系和银河系以下的距离存在许多差异，尚不清楚所有这些差异是否都可以用重子物理学来解释，同时保持冷暗物质的情况。在1兆帕或更小的长度尺度和小于1000亿太阳质量的质量尺度上，这已被证明并不容易做到。

丹麦哥本哈根大学的Jo Verwohlt领导的一个小组现在表明，有一种方法可以通过使用氢光谱中的一条深红移线来揭示暗物质，这条线来自现在位于宇宙远端的第一批恒星和星系。他们的研究发表在《物理评论D》杂志上。

关于暗物质的一些观点认为，它与暗辐射相互作用，也被称为暗电磁或暗光子。当光子在电磁力中交换时，暗辐射将介导暗物质粒子之间的相互作用。

就像暗物质一样，暗辐射不会与标准模型的其他力、弱力和强力相互作用。暗辐射是否存在尚不清楚；一个候选者是无菌中微子，如果它存在的话。

暗辐射可能加热了稠密的早期宇宙，因为热的暗辐射与暗物质相互作用，提高了它的温度。变暖可能足以使大的暗物质浓度形成“暗物质晕”，这是一个假设的区域，其中暗物质受引力束缚，与宇宙的膨胀脱钩，局部结合在一起，作为一个整体膨胀，就像今天的星系和星团一样。

这些光晕会暂时和反复地抵抗重力坍塌，这种循环被称为“暗声振荡”――声学，因为它们是密度的波动，就像声波是空气或其他流体密度的波动一样。

这些暗物质循环会很快消失，但首先会影响“宇宙黎明”的开始，当时第一个普通物质星系是由被吸入光环的原始气体形成的。

Verwohlt和她的团队探索了“我们如何使用z>10时的21厘米功率谱来测量暗物质的性质。”（“z”是天文学家用来表示另一个物体或区域由于宇宙膨胀而远离我们的红移参数，多普勒效应包括相对论速度。z=10的区域以远离地球的光速的99.8%膨胀。）

宇宙黎明前后的条件会影响21厘米的光线。（当一个具有一个质子和一个电子的中性氢原子从两个粒子的自旋方向相同的状态转变为电子自旋与不变的质子自旋相反的状态时，会发射21厘米的光，即所谓的超精细自旋翻转跃迁。）

早期，星系间介质中的中性氢原子会净吸收（或发射）来自宇宙微波背景的21厘米光子。

他们写道：“因此，21厘米信号的演变（包括全局和波动）可用于推断小尺度下暗物质阻尼的存在。”。

他们使用了一种“有效的结构形成理论”，该理论能够在几乎任何暗物质的微物理模型中确定宇宙结构的形成，并将21厘米信号与恒星形成率密度联系起来。

他们的最终结果发现，南非的射电望远镜HERA需要近一年半的时间来观测红移的21厘米线，以确定是否存在暗声振荡，并区分几种不同的暗模型。