Είναι γεγονός πως η σκοτεινή ύλη έχει μάζα και γι αυτό άλλωστε ονομάζεται «ύλη». Ο μόνος γνωστός τρόπος με τον οποίο αλληλεπιδρά με την γνωστή ύλη, και τον εαυτό της, είναι η βαρύτητα. Δεν αλληλεπιδρά ηλεκτρομαγνητικά, οπότε δεν μπορούμε να τη δούμε ή να την αγγίξουμε – και γι αυτό αποκαλείται «σκοτεινή».
Οι γραφικές παραστάσεις δείχνουν τις ταχύτητες περιστροφής διαφόρων σημείων του γαλαξία συναρτήσει της απόστασης από το κέντρο. Αριστερά: Προσομοίωση περιστροφής σπειροειδούς γαλαξία χωρίς σκοτεινή ύλη. Δεξιά: Γαλαξίας με μια επίπεδη καμπύλη περιστροφής η οποία αναμένεται στην περίπτωση ύπαρξης σκοτεινής ύλης
Όμως, κάποια θεωρητικά μοντέλα προβλέπουν ότι η σκοτεινή ύλη συνίσταται από σωματίδια που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους – εκτός από την βαρύτητα – και με άλλου είδους, ή άγνωστες μέχρι τώρα, αλληλεπιδράσεις.
Αυτού του είδους υποθετική μορφή της σκοτεινής ύλης που αλληλεπιδρά με τον εαυτό της παρέχει μια καλύτερη περιγραφή των ταχυτήτων των άστρων στους γαλαξίες, σε σχέση με την σκοτεινή ύλη που δεν αυτο-αλληλεπιδρά.
Η αυτο-αλληλεπιδρώσα σκοτεινή ύλη, θα μπορούσε να επιλύσει κάποια προβλήματα στην κοσμολογία. Στην γαλαξιακή κλίμακα, αλλά και σε μικρότερες κλίμακες, θα μπορούσε να διορθώσει τις αποκλίσεις μεταξύ των παρατηρήσεων και των θεωρητικών προβλέψεων του καθιερωμένου κοσμολογικού προτύπου, το οποίο θεωρεί πως η «ψυχρή» σκοτεινή δεν αλληλεπιδρά με τον εαυτό της. Και το κάνει αυτό χωρίς να επηρεάζει την επιτυχία του καθιερωμένου προτύπου σε μεγαλύτερες κλίμακες. Οι φυσικοί Manoj Kaplinghat, Hai-Bo Yu και οι συνεργάτες τους αποδεικνύουν ότι η αυτο-αλληλεπιδρώσα σκοτεινή ύλη μπορεί να ερμηνεύσει τις καμπύλες περιστροφής γαλαξιών – γραφικές παραστάσεις των ταχυτήτων των άστρων σε έναν γαλαξία συναρτήσει της απόστασής τους από το κέντρο του.
Τα άστρα και η μεσοαστρική ύλη των γαλαξιών κινούνται με σταθερή ταχύτητα, από μια συγκεκριμένη απόσταση και μετά από το γαλαξιακό κέντρο: οι καμπύλες περιστροφής είναι ουσιαστικά «επίπεδες», ανεξάρτητα με την ποσότητα της σκοτεινής ύλης στην γαλαξιακή άλω.
Αλλά οι γαλαξίες με σκοτεινή ύλη παρόμοιας μάζας μπορεί να έχουν πολύ διαφορετικές καμπύλες κάτω από αυτή την απόσταση: κάποιες καμπύλες γίνονται σχεδόν αμέσως οριζόντιες, κι άλλες σταδιακά. Αυτή η πολυμορφία είναι δύσκολο να εξηγηθεί από το καθιερωμένο πρότυπο της ψυχρής σκοτεινής ύλης.
Οι Kaplinghat και Yu ανέλυσαν τις καμπύλες περιστροφής 30 γαλαξιών που αντιπροσωπεύουν αυτή την ποικιλομορφία και σύγκριναν τις καμπύλες με εκείνες που προέρχονται από ένα γαλαξιακό μοντέλο που ανέπτυξαν. Το μοντέλο περιλαμβάνει μια άλω σκοτεινής ύλης που αλληλεπιδρά με τον εαυτό της στην εσωτερική περιοχή και επηρεάζει την κατανομή της ορατής ύλης στην άλω καθώς και την ιστορία σχηματισμού της άλω. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το μοντέλο προσαρμόζεται εξαιρετικά με τα δεδομένα, γεγονός που ενισχύει την υπόθεση πως η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά με τον εαυτό της.
