没有迹象表明有隐藏的力在弯曲星系

近期对宇宙膨胀的测量为一种随时间演化的暗能量留下了空间，而不是一个固定不变的宇宙学常数。一种被提出的解释是，暗能量与暗物质相互作用。这将打破物理学的一根支柱，即等效原理，它说一切物体都以同样的方式下落，但这种破坏只发生在暗区（dark sector）。

这类模型会产生一种只作用于暗物质的第五种力。实验室对等效原理的检验精度可达10¹³到10¹⁵分之一，但从原理上说，它们看不到一种忽略普通物质的力。迄今最好的限制来自宇宙学，约为引力的千分之几，而对最新数据的某些解读甚至倾向于存在这样大小的力。

被甩在后面的星系盘

朴次茅斯大学的Harry Desmond和牛津大学的Pedro G. Ferreira到星系内部去寻找这种力。旋涡星系是一个由恒星和气体组成的盘，位于一个大得多的暗物质晕之中。如果第五种力把暗物质晕拉向邻近结构，却不拉恒星，暗物质晕就会向前移动，而星系盘则落在后面，相差几十秒差距。

星系盘仍然被束缚在暗物质晕上，但暗物质晕的回复拉力在外围会减弱。因此外侧的恒星必须比内侧的恒星偏移得更远，星系盘就弯成U形，即一个开口背向这种力的碗。碗的深度与力的强度严格成正比。

只作用于暗物质的力如何使星系盘弯曲：暗物质晕被拉走（绿色箭头），星系盘偏离中心并卷成U形。——图1，Desmond & Ferreira（2026），arXiv:2610.24618，CC BY 4.0。

数千个侧向星系盘

预测的弯曲太小，在任何单个星系中都看不出来，而且真实星系会因许多普通原因而翘曲。因此，这项检验是统计性的。作者在斯隆数字巡天的图像中测量了3968个侧向星系盘的中线，所用的度量只对U形弯曲有响应，而忽略旋涡星系中常见的S形翘曲。

根据一幅延伸到290百万秒差距的本地宇宙物质分布图，他们为每个星系计算了它会感受到的第五种力的方向和强度。如果这种力存在，翘曲就会与这些预测对齐。

结果并没有对齐。测得的翘曲没有显示出任何预测中的相关性，甚至略微偏向相反方向，作者把这一效应几乎完全归因于某一个星系，其图像中残留了一颗前景恒星。

严格三倍的限制

结果是一个上限：对于8百万秒差距及以上的力程，第五种力必须弱于引力的7.7 × 10⁻⁴（95%可信度）。在测试了其假设的十五种变体后，作者给出了一个保守的上限：1.7 × 10⁻³。

暗区力的强度与其力程的排除区域（灰色）；右侧为无限力程的情形，其中DESI数据拟合所偏好的若干数值（蓝色、紫色）位于新限制之上。——图3，Desmond & Ferreira（2026），arXiv:2610.24618，CC BY 4.0。

对于实际上无限的力程，即使是保守限制也比最严格的宇宙学界限强三倍，比此前的天体物理检验强43到360倍。它在约2到3个西格玛的水平上不支持近期若干相互作用暗能量模型对DESI巡天数据的拟合所偏好的耦合强度。

两种方法是互补的。宇宙学限制取决于该场在宇宙历史中的行为；而翘曲检验测量的是当今作用于暗物质的力。在中等力程下，对最简单模型的宇宙学分析给出的界限仍比本文的保守限制更严格。

出路

理论上仍可以借助一种“屏蔽”（screening）机制把这种力隐藏在星系内部。作者证明，常见类型的屏蔽无法在做到这一点的同时让这种力对宇宙学仍有意义。还有两种更奇特的选项，即Vainshtein屏蔽和所谓的非共形（disformal）耦合，仍未排除，留待未来研究。在此之前，他们建议相互作用暗能量的拟合应把引力的1.7 × 10⁻³作为上限。