哈勃图像中，存在微弱的星光，能够揭示暗物质的分布？

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哈勃图像中，存在微弱的星光，能够揭示暗物质的分布？
Abell S1063，一个星系团，作为前沿领域计划的一部分，被NASA/ESA哈勃太空望远镜观测到。星系团的巨大质量——包括重子物质和暗物质——充当宇宙放大镜，并使其背后的物体变形。在过去，天文学家利用这种引力透镜效应来计算暗物质在星系团中的分布。

天文学家利用NASA/ESA哈勃太空望远镜的数据，采用了一种革命性的方法来探测星系团中的暗物质。这种方法使天文学家能够比迄今为止使用的任何其他方法更准确地“看到”暗物质的分布，而且它可能被用来探索暗物质的最终性质。研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。


近几十年来，天文学家一直试图了解构成宇宙大部分物质——暗物质——的神秘物质的真实性质，并绘制出它在宇宙中的分布图。现在，来自澳大利亚和西班牙的两名天文学家利用美国宇航局/欧洲航天局哈勃太空望远镜前沿领域项目的数据，精确地研究了暗物质的分布。


“我们发现了一种‘看到’暗物质的方法，”这项研究的主要作者Mireia Montes(澳大利亚新南威尔士大学)解释说。“我们发现，星系团中非常微弱的光，也就是星系内的光，反映了暗物质的分布。”


星系内的光是星系间相互作用的副产品。在这些相互作用的过程中，单个恒星被从它们的星系中剥离出来，并在星团中自由漂浮。一旦脱离它们的星系，它们就会停在星系团的大部分质量(主要是暗物质)所在的地方。


蒙特斯解释说:“只要我们目前的技术允许，这些恒星的分布与暗物质的分布是相同的。”暗物质和这些孤立的恒星——形成内光——都是无碰撞的组成部分。它们遵循星团本身的引力势。研究表明，内发光与暗物质是一致的，相对于目前使用的任何依靠发光示踪剂的方法，它能更准确地追踪暗物质的分布。


这种方法比复杂的引力透镜法更有效。后者需要精确的透镜重建和耗时的光谱运动，而蒙特斯提出的方法只使用了深度成像。这意味着在相同的观测时间内，新方法可以研究更多的簇。


研究结果为探索暗物质的终极本质提供了可能性。“如果暗物质是自相互作用的，我们可以检测到暗物质分布中的微小离差，而不是非常微弱的恒星光，”伊格纳西奥·特鲁希略(西班牙卡纳里亚斯天体研究所)强调说，他是这项研究的合著者。目前，我们所知道的关于暗物质的一切是，它似乎在引力作用下与普通物质相互作用，但不是以任何其他方式。要发现它的自我交互作用会对它的身份造成重大的限制。


目前，Montes和Trujillo计划对最初的六个集群进行更多的调查，看看他们的方法是否仍然准确。他们方法的另一项重要测试将是由其他研究小组观察和分析更多的星系团，以补充数据并确认他们的发现。


该团队还可以期待使用NASA/ESA/CSA詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)等未来基于太空的望远镜应用同样的技术，这些望远镜将拥有更灵敏的仪器，能够分辨遥远宇宙中微弱的内光。
伊格纳西奥特鲁希略总结道:“通过研究数百个星系团，我们应该能够在未来几年探索出令人兴奋的可能性。”