来自萨里大学和爱丁堡大学的天体物理学家们发明了一种新方法来测量微小“矮星系”中心的暗物质数量。暗物质构成了宇宙的大部分，但它仍然难以捉摸。根据性质，它可以密集地集中在星系中心，或者更平滑地分布在更大的尺度上。通过将星系中暗物质的分布与具体模型进行比较，研究人员可以测试或排除不同的暗物质候选者。对暗物质最严格限制来自于宇宙中最小的星系，“矮星系”。其中最小的只有几千或几万颗恒星——所谓的“超弱”矮星。
在左边，看到一个计算机模拟的结果，在这个计算机模拟中，Eridanus II在一个稠密的暗物质“光晕”中，就像在标准宇宙模型中所期望的那样。星系团(在绿色中)迅速溶解在这个模型中。因此可以排除这种模式，因为今天在Eridanus II看到了一个古老的幸存星团。在右边看到一个类似的计算机模拟，在这个模拟中，Eridanus II居住在一个更低密度的暗物质“光环”中。在这个模型中，星系团不仅能存活，而且还能长到与Eridanus II中观测到的星系团相匹配的大小，中间是绿色圆圈。图片：Observational image taken from Crnojevi et al. 2016; composite image produced by Dr Maxime Delorme (University of Surrey)
在靠近银河系轨道上发现这些小星系几乎完全是由暗物质构成的。如果这些微小星系中暗物质的分布能够被描绘出来，它就能提供有关其性质的令人兴奋信息。然而由于完全没有气体和含有极少的恒星，直到最近，没有可行的方法来进行这种测量。英国萨里大学(University of Surrey)的一组科学家在《皇家天文学会(MNRAS)月刊》发表的一项研究中，开发了一种计算矮星系内部暗物质密度的新方法，即使它们没有气体和极少的恒星。该方法的关键是利用一个或多个密集的恒星团，环绕在小矮人的中心附近。星系团是围绕在星系内的恒星的引力束缚集合与星系不同的是，星系团的密度如此之大，以至于恒星在引力作用下彼此分散，导致慢慢膨胀。
当研究团队意识到这一扩张速度取决于恒星团所在的引力场时，以及在主星系中暗物质分布情况时，他们做出了关键的新发现。研究小组使用了大量的计算机模拟来展示星团的结构对暗物质是否密集地聚集在星系中心，或者更平稳地分布。然后研究小组将他们的方法应用到最近发现的“超微弱”矮星系——Eridanus II，发现其中心的暗物质比许多模型预测的要少得多。来自萨里大学的Filippo Contenta博士和该研究主要作者说：我们已经开发出一种新的工具来揭示暗物质的本质，并且已经取得了令人兴奋的结果。
已知的最小星系之一的Eridanus II，其中心的暗物质比预期的少。如果在更大星系样本中发现类似的结果，这可能会对暗物质的性质产生广泛影响，希望可以使用星团了解暗物质，所以它是非常令人兴奋的工作。萨里大学(University of Surrey)研究报告的合著者贾斯汀里德(Justin Read)教授补充说：如果暗物质包括一个弱相互作用的‘冷’粒子(即目前最受欢迎的暗物质模型)，那么我们就很难理解我们对Eridanus II的研究结果。一种可能性是，在Eridanus II中心的暗物质被猛烈的恒星形成“加热”，正如一些最近的数值模型所暗示的那样。然而更诱人的是，暗物质比我们想象的要复杂得多。
