簡介：天文學家維拉·魯賓（Vera Rubin）首先提出了暗物質的存在，以解釋星系自轉的異常特徵，以及星系在星團中時的行為。然而我們仍未弄明白它是什麼。
目前最令人着迷的天文物理學問題很簡單：究竟什麼是暗物質？
我們知道暗物質存在，也知道它在世界的每一個角落。我們知道它會，和不會做的一些事情……但有些尷尬地説，我們不知道它是什麼。
天文物理學家們有一些猜想，而正在對其進行測驗。在一項近日的報道中，天文學家稱他們將注意力集中在某一種獨特味道的暗物質上——輕重量軸子，但他們並沒有觀測到任何輕重量軸子。很不幸，因為這些奇異的次原子粒子很有可能組成了暗物質。但這並不能完全排除軸子是暗物質的猜想，或許還會激發新的測試。
天文學家維拉·魯斌是第一個真正提出暗物質存在的人，她以此來試圖解釋旋轉星系的無規律特徵，與星系聚團時的樣子。所有這些天體似乎在它的質量之外獲得了“額外的”引力，但如果暗物質——一些不反射光線，我們從而無法觀測到的物質——存在，幷包圍着這些星系，它要比“正常”物質（例如質子，電子）重上五到六倍。
科學家們提出了很多關於暗物質的猜想，但這些猜想的內容都可以用非暗物質理論來解釋。近十年來，這些猜想被逐漸否認，剩下的只有較極端的幾個，例如“非常小的黑洞”（作者：可能性很小，但非常有趣），或者什麼我們仍未發現的次原子粒子。
量子物理學家對量子宇宙的行為還有很多理論上的問題，所以他們提出了一種可以解釋這些問題的粒子，這種粒子質量極小，不與正常物質發生反應，不發光，並散佈在全宇宙之間。這種粒子是暗物質的最佳候選人。
天文學家們將這種粒子命名為軸子，這個名字來自於潔新洗潔精。
但我們該如何觀測不發光的東西呢？經過研究，天文學家們發現在特殊的場合下，暗物質可以發光。在強磁場之下，暗物質應會轉變為能量（還記得E=mc2嗎？那意味着物質與能量是同一顆硬幣的兩面，並可以互相轉換。）我們認為軸子的質量極小，他們所轉換出的能量應該在無線電波區域。
中子星是恆星超星星爆炸後，剩下已坍縮的內核。中子星有着非常強的磁場，可以達到地球的幾萬億倍，甚至更強。我們可以將無線電望遠鏡對準它們，如果軸子衰變成無線電波，我們也許會在這裏觀測到。
天文學家正在進行以上的觀測。運用100米長的格林班克望遠鏡和射電望遠鏡，天文學家們對兩顆中子星，以及銀河系的中心（幾千顆中子星聚集在那裏）進行了觀測。他們還對鄰近的仙女星系有所涉獵，在這個角度，科學家們將可以觀測到更多中子星。另一個參與此次研究的天體是球狀星團M54，距地球較近，約有幾十萬顆恆星，所以在它的核心也會有許多中子星。
上圖：格林班克是一架100米長的巨型望遠鏡，它位於西弗吉尼亞，並擁有全範圍可操控的無線電波盤，從宇宙的各個角落接收無線電波長的電磁波。
科學家們所找的是幾個特定波長的無線電光波，這些特定的波長與軸子的質量有着直接的關聯。雖然我們不知道軸子的準確質量，我們可以將範圍縮小。所以天文學家們試圖尋找這些特定的波長……但什麼也沒找到。
這有些讓人失望，但並不是我們應當拋棄軸子理論的原因，並不是所有軸子所釋放的能量都能被一一排查，科學家們只能觀測大約一半的波長，而無線電天文望遠鏡並不能截取到稍重一些的軸子所釋放出的電磁波。我們將在未來繼續探索軸子，並計劃將所有波長都一一排查。
在宇宙初期，暗物質形成了一張大網，如下圖中的電腦模擬成像。星系則沿着網絡形成
（圖片來源：千年鼓舞計劃）
也許中子星周圍並沒有足夠的軸子來形成電磁波，以至於任何無線電信號都過於微弱。又或許有其他外力導致軸子電磁波無法被探測到。我們也不能排除軸子並不發射無線電波的可能，甚至軸子並不是我們要找的暗物質。也許暗物質是大質量弱相互作用粒子（簡稱WIMP）。
但結合最近在粒子探索和天文望遠鏡上的科技進步，我相信我們不久就會對暗物質取得一個更好的理解。
所以儘管最新的結果令人失望，我仍對暗物質的探索充滿希望。
宇宙之大令人不可想象，幾百兆公里寬！（而且這只是我們看得到的部分，宇宙繼續延伸到更遠處，也許它並沒有盡頭）。就連百萬的五次方米才在宇宙中算是較長。
為了理解宇宙，我們需要研究那些極小與極大的物質，兩者缺一不可。而我們人類，既不是極小的，又不是極大的，正好適合做這樣的工作。
BY: Phil Plait
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