暗物质竟被星系团内微弱的辉光照亮了！

《皇家天文学会月报》2018年12月20上发表的一项研究称，对哈勃星系图像的新观测，可能是向阐明暗物质难以捉摸的本质迈出一步，暗物质是构成宇宙大部分的不可观测物质。星系内的光是星系间相互作用的副产品，这些作用破坏了星系的结构，在混沌中，单个恒星被抛出它们在母星系中的引力系泊处，以便与整个星团的引力图重新组合。这也是绝大多数暗物质存在的地方。x射线能指示星系群碰撞的位置，但不能指示星系团的基本结构，这使得它对暗物质的追踪不那么精确。澳大利亚悉尼新南威尔士大学的Mireia Montes是这项研究的合著者说：星系内光是如此出色的暗物质追踪器原因是，构成星系内光的暗物质和恒星都是自由漂浮在星系本身的引力势上，所以它们遵循的引力是完全相同。

博科园–科学科普：研究人员发现了一种新方法来观测暗物质应该在哪里，因为你在追踪完全相同的引力势吗，可以用微弱的光照亮暗物质位置。蒙特斯还强调，这种方法不仅准确，而且效率更高，因为它只利用了深度成像，而不是更复杂、时间更密集的光谱技术。这意味着在更短的时间内可以研究更多星团和太空中的物体——这意味着更多的暗物质构成及其行为的潜在证据。这种方法使我们能够用统计学的方法来描述暗物质的最终性质。西班牙特纳里费加那利群岛天文研究所的伊格纳西奥·特鲁希略是这项研究的合作者，他和蒙特斯一起研究了多年的内发光现象。哈勃前沿场显示出空前清晰的内部光。这些照片令人振奋，不过没想到结果会如此精确。这对未来太空研究的影响是非常令人兴奋的。

两个巨大的星系团（Abell S1063(左)和MACS J0416.1-2403(右)）显示出一种柔和的蓝色薄雾，称为内光，嵌在无数的星系中。星系内的光是由孤立的恒星产生，这些恒星不再属于任何一个星系，在猛烈的星系相互作用中被抛出，现在在星系团中自由漂移。天文学家发现，星团内部的光与星团整体引力场的质量分布图非常吻合。这使得蓝色的“幽灵光”很好地指示了暗物质在星团中是如何分布。暗物质是我们理解宇宙结构和演化过程中缺少的关键环节。Abell S1063和MACS J0416.1-2403是最强有力的例子，它们提供了比x射线更好的匹配星团质量图的内部光，x射线在过去被用来追踪暗物质。图片：NASA, ESA, and M. Montes (University of New South Wales)

天文学家们使用了改进后的豪斯多夫距离(MHD)，一种用于形状匹配的度量，来测量内部光的轮廓与星团不同质量图的轮廓之间的相似性，这些图是哈勃前沿场项目(Hubble Frontier Fields project)数据的一部分，该项目位于米库尔斯基太空望远镜档案馆(MAST)。MHD值越小，两个点集越相似。这项分析表明，根据钱德拉x射线天文台先进CCD成像光谱仪(ACIS)的存档观测，哈勃前沿场图像中看到内发光分布与6个星系团的质量分布相匹配，要好于x射线发射。除了这项初步的研究，蒙特斯和特鲁希略看到了扩展他们研究的多种机会。首先，他们想要增加最初六个星团的观测半径，看看追踪的准确度是否站住脚。另一个重要测试将是由更多的研究团队观察和分析更多的星系团，以增加数据集并确认他们的发现。

天文学家们还期待着同样的技术在未来强大的太空望远镜上得到应用，比如詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)和WFIRST，它们将拥有更灵敏的仪器来分辨遥远宇宙中微弱内光。Trujillo想要测试将这个方法从大质量星系团缩小到单个星系。在银河系范围内这样做是非常棒的，比如探索恒星晕。理论上同样的想法应该行得通；星系周围恒星由于合并活动也应该遵循星系的引力势，照亮暗物质的位置和分布。

哈勃前沿场计划是一项深度成像计划，旨在利用星系团引力的天然放大镜，观察其外的极远星系，从而洞察早期(遥远的)宇宙以及自那时起星系的演化。在那项研究中，漫射的内光是一个烦恼，部分模糊了远处的星系。然而这微弱的光芒最终可能会为天文学的一大谜团（暗物质的性质）带来重大的启发。

博科园-科学科普｜研究/来自：ESA /哈勃信息中心

参考期刊文献:《皇家天文学会月报》

论文DOI: 10.1093/mnras/sty2858

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