Кратко: однократного «волшебного» наблюдения, которое сразу отвергло бы все модификации гравитации или, наоборот, все модели тёмной материи $ТМ$, скорее всего не будет. Решение потребует набора независимых тестов на разных масштабах и в разном физическом масштабе — от лабораторных детекторов до карт слабого гравитационного линзирования и СМБ. Ниже — систематизированный список наблюдательных и экспериментальных подходов, которые реально различают $иужечастичноразличают$ сценарии ТМ и модифицированной гравитации, с указанием ключевых сигнатур и ожидаемых результатов.

1) Космический микроволновой фон $CMB$ и ранняя Вселенная

Что делает различие: положение и высоты акустических пиков, амплитуда маломасштабных флуктуаций и масштаб горизонта на время рекомбинации сильно зависят от наличия невзаимодействующей $collisionless$ материи в ранней Вселенной.Ожидаемое: стандартная ТМ отлично объясняет пики; множество модификаций гравитации вынуждены вводить дополнительные степ., которые по сути ведут себя как «темная составляющая» в ранней эпохе. Точные измерения $Planck,SimonsObservatory,CMB-S4$ ужесточают свободу модификаций и часто им труднее совместить CMB + LSS.Дискретный тест: несовместимость предсказаний модифицированной гравитации с CMB-пиковой структурой или с параметром плотности материи будет сильным ударом по этим теориям.

2) Рост структуры, большая структура и RSD $redshift‑spacedistortions$

Что делает различие: ТМ и модифицированная гравитация часто дают разные темпы роста плотностных возмущений и разные функции роста f$z$ и σ8.Наблюдения: крупные галактические обзоры $eBOSS/DESI,Euclid,Rubin/LSST$ + измерения RSD и слабого линзирования позволяют измерить скорость роста и тестировать соответствие GR+ТМ.Сигнатура: модифицированная гравитация может менять отношение между геометрией Вселенной $BAO$ и динамикой роста; несоответствие между ними — индикатор новой силы.

3) Гравитационное линзирование vs динамическая масса

Что делает различие: в ТМ гравитационная масса $линзирующая$ и кинетическая/динамическая $движениезвёзд/газa$ согласуются при том, что невидимая масса сконцентрирована там, где её гравитация сильна. Многие модификации гравитации дают разные соотношения между линзированием и динамикой.Ключевые наблюдения: слабое и сильное линзирование галактик и кластеров, карты тёмной массы.Пример: Bullet Cluster — смещение центров линзирующей массы и горячего газа при слиянии кластеров интерпретируется как сильное доказательство collisionless ТМ; модификации гравитации должны специально объяснить такие смещения.Дополнительно: поиск систем, где линзирующая масса не следует распределению барионов $разрывмеждумассойигазом$ — сильный аргумент в пользу ТМ.

4) Кластеры галактик и слияния

Что делает различие: масса кластеров, профиль давления газа $X‑ray,SZ$, кинематика слияний — всё это указывает на наличие значительной невидимой массы.Наблюдения: X‑ray $Chandra/XMM$, SZ $Planck,ACT,SPT$, оптические и линзинговые карты.Сигнатура: устойчивое несоответствие между барионной массой и гравитационной силой $особенновдинамическихсистемах$ трудно объяснить простыми MOND‑подобными моделями.

5) Малые масштабы: спутники, карманы плотности и профиль ядра

Что делает различие: количество субгалактикальных субгало $countofsatellites$, профиль плотности $cuspvscore$, и внутренние кинематики карликов чувствительны к природе ТМ и к альтернативной гравитации.Наблюдения: глубокие обзоры спутников $Rubin/LSST,JWST$, измерения скоростей в карликовых сфероидах, Lyman‑α‑forest $малыемасштабы$.Сигнатура: обнаружение большого числа «тёмных субгалактик» $черезлинзированиеиливозмущениявзвёздныхпотоках$ поддерживает ТМ; отсутствие субструктуры или систематические отклонения могут потребовать тёплой ТМ или модификаций гравитации. Наличие остатков субгало — сильный плюс в пользу ТМ.

6) Воздействие субструктуры: сильное линзирование и звёздные потоки

Что делает различие: субгало ТМ создают возмущения в кольцах/квазистрарах в сильном линзировании $flux‑ratioanomalies$ и карманы/разрывы в длинных звёздных потоках $GD‑1,Pal5$.Наблюдения: высококачественные карты сильного линзирования $HST,JWST,будущиеELT/TMT$ и точные измерения потоков $Gaia+Rubin$.Сигнатура: статистически значимое число возмущений, требующих невидимых компактных субструктур — в пользу ТМ; отсутствие — преимущество для некоторых модификаций или для «теплой/самопересекающейся ТМ».

7) Тесты в режиме “низкого ускорения” $MONDивнешнееполе$

Что делает различие: MOND‑парадокс — существование характерной ускорительной шкалы a0 и предсказание внешнего полевого эффекта $EFE$: внутренняя динамика системы зависит от внешнего поля, что отсутствует для пассивной коллisionной ТМ.Наблюдения: кинематика широких бинаров $широкиедвоичныезвёзды$, окраины галактик, изолированные vs окружённые карликовые галактики, объекты с очень низким ускорением.Сигнатура: подтверждение EFE $различнаядинамикауизолированныхиокружённыхобъектовприпрочихравных$ — сильное свидетельство в пользу MOND‑класса теорий; его отрицание — серьёзная проблема для них. Gaia и последующие прецизионные измерения широко бинаров и малых систем — ключевые.

8) Лабораторные и прямые поиски тёмной материи

Что делает различие: обнаружение невзаимодействующего частичного компонента $WIMP,аксионит.п.$ в детекторах или на коллайдерах — прямое подтверждение ТМ как новой частицы.Эксперименты: прямые детекторы $XENONnT,LZ,PandaX$, аксионные эксперименты $ADMX,MADMAX$, ускорительные поиски $LHC,будущиеколлайдеры$, космические/индикторы непрямого обнаружения $Fermi,AMS$ и нейтринные телескопы.Сигнатура: положительный сигнал совместимый по плотности и свойствам с космологической ТМ будет решающим.

9) Тесты эквивалентности и «скрининг» в модификациях гравитации

Что делает различие: многие модификации вводят новые поля и механизмы скрининга $chameleon,Vainshtein$, которые должны работать в Солнечной системе, но могут давать эффекты в галактических средах или в лаборатории.Наблюдения/эксперименты: лабораторные тесты пятой силы, точные астрометрические и функциональные тесты в эпсилоне‑окружении $torsion‑balance$, поиски нарушения эквивалентности на больших масштабах, окружная зависимость кинематик галактик.Сигнатура: нахождение пятой силы или отсутствие ожидаемых скрининговых эффектов уличит модификации; доказательство строгой эквивалентности на всех масштабах затруднит многие альтернативы.

10) 21‑см космология и ранняя структура

Что делает различие: 21‑см сигналы из эпохи тёмного века и эпохи реионзации чувствительны к раннему образованию структур и к теплообмену, которые зависят от состава ТМ и от гравитационной силы.Наблюдения: глобальный и спектральный 21‑см $EDGES,HERA,SKA$.Сигнатура: несоответствие предсказанной скорости формирования первых звёзд/галактик без ТМ или с нетривиальной модификацией гравитации.

11) Гравитационные волны и скорость/дисперсия гравитации

Что делает различие: модификации гравитации часто меняют разность фаз/скорость/дисперсию гравитационных волн $GW170817ужесильноограничилмногиеварианты$.Наблюдения: LIGO/Virgo/KAGRA и будущие детекторы $LISA$.Сигнатура: обнаружение расхождений в скорости распространения GWs или в их затухании, не совместимых с GR, будет аргументом в пользу изменений в гравитации.

Что было бы решающим?

Директное обнаружение невзаимодействующей частицы с плотностью и свойствами, соответствующими космологической ТМ — почти решающее в пользу ТМ $заисключениемоченьэкзотическихситуаций$.Постоянный набор наблюдений, показывающих, что гравитационная масса систем уходит от барионной массы в динамических событиях $сдвигивслиянияхкластеров,слабоелинзированиенесвязанноесгазом$ — сильный аргумент за collisionless ТМ.Наблюдения явных эффектов внешнего поля $EFE$ или других уникальных предсказаний MOND‑класса во множестве независимых систем могли бы серьёзно поддержать модифицированную гравитацию.Совокупность: согласие CMB+LSS с GR+ТМ и параллельный позитивный результат в direct‑detection — практически финал для ТМ; наоборот, систематические и воспроизводимые отклонения роста структуры и линзирования, которые нельзя «починить» добавлением частиц, — аргумент для модификаций гравитации.

Практическая стратегия $приоритетынаближайшие5–15лет$

Укреплять многомасштабные наблюдения: Euclid, Rubin/LSST, DESI/WEAVE, Roman, CMB‑S4, SKA.Акцент на слабом/сильном линзировании и точных картах масс $включаяслияниякластеров$.Развитие Gaia + followup $ручнаякинематика$ для тестов низких ускорений $широкиебинары,карликовые$.Продолжать и расширять прямые и косвенные поиски частиц ТМ $XENONnT,LZ,ADMX\dots$.Исследовать субструктуру через линзирование и звёздные потоки $JWST,ELT/TMT,Rubin$.Лабораторные прецизионные тесты на наличие пятой силы и скрининговых эффектов.

Заключение
Нужна комбинация: лабораторных детекторов $прямойпоискчастиц$, прецизионной космологии $CMB/BAO/growth$, карт линзирующей массы и детальных динамических тестов в режимах низких ускорений. Только несколько независимых линий доказательств $намакро‑имикромасштабах$, согласующихся между собой, могут убедительно отличить — или показать сосуществование — тёмной материи и модифицированной гравитации.