一项新的研究表明，恒星从它们出生的星系中被撕裂出来，漂浮在巨大的星系团中，它们可以充当暗物质探测器。“我们发现了一种‘看到’暗物质的方法，”澳大利亚新南威尔士大学(University of New South Wales)的这项研究的主要作者米莉亚•蒙特斯(Mireia Montes)在一份声明中说。“我们发现，星系团中非常微弱的光，也就是星系内发光(ICL)，反映了暗物质的分布，内光提供了一种更好的探测方法。”
星系团ZwCl0024+1652
（图：暗物质的幽灵环漂浮在星系团ZwCl0024+1652中，这是迄今为止暗物质存在的最强证据之一。天文学家认为暗物质环是由两个巨大的星团之间的碰撞产生的。）
暗物质在整个宇宙中比构成你我、岩石、树木、行星和恒星的“普通物质”要丰富6倍。但是暗物质仍然难以研究，因为正如它的名字所暗示的那样，这种物质不发出任何形式的光。科学家只能间接地确认它的存在，通常是通过对普通物质的引力作用。例如，天文学家通过研究大质量星系团如何扭曲其背后物体的光线，绘制出大质量星系团中的暗物质分布图，这种现象被称为引力透镜效应。但蒙特斯和西班牙卡纳里亚斯天体研究所的伊格纳西奥•特鲁希略(Ignacio Trujillo)说，这样的工作既复杂又耗时。
星系团碰撞
(图：钱德拉X射线天文台和哈勃太空望远镜捕捉到了一场星系团的强烈碰撞,这种星系团的碰撞表明了暗物质和普通物质之间的明显区别)
星系团中的大部分恒星被限制在它们的组成星系内。这些恒星并不能追踪暗物质的扩展分布，因为它们位于星团暗物质亚晕的中心区域。然而，一小部分恒星预计将遵循星团内的暗物质分布形状。这些恒星的扩展空间分布是星系合并活动的结果，并形成了内发光(ICL)。在这项工作中，我们比较了六个不同的大质量星系团中暗物质的二维分布(由引力透镜模型追踪)和ICL的分布。为了做到这一点，我们使用了来自哈勃前沿领域计划的极好的数据。比较修改后的豪斯多夫距离(磁流体动力MHD)的量化质量和内发光(ICL)分布之间相似之处, 我们发现两个组分之间具有极好的一致性(MHD∼25 kpc)。这一结果表明，内发光(ICL)精细地跟踪了暗物质的分布，为暗物质提供了精确的发光示踪剂。这一发现开启了一种可能性，即仅使用深度成像观测，就可以详细探索星团中暗物质的分布。
Abell S1063星系团
（图：Abell S1063星系团，包含了物质和暗物质，就像一个放大镜，扭曲了它背后物体的视觉。利用这种“引力透镜效应”来计算星系团中暗物质的分布。或者研究内发光(蓝色可见)，它跟随暗物质的分布。）
蒙特斯说:“就我们目前的技术所能研究的范围而言，这些恒星的分布与暗物质完全相同。”蒙特斯和特鲁希略说，研究内发光(ICL)相对容易——你所需要的只是深场成像——这意味着研究人员可以在相对不久的将来将数据集扩展到六个星团之外。研究人员补充说，这些工作可以由哈勃望远镜和未来的仪器完成，包括NASA耗资88亿美元的詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)，该望远镜计划于2021年3月发射。特鲁希略在同一份声明中说:“我们有可能通过研究数百个星系团，在未来的几年里探索出令人兴奋的可能性。”
这项新研究发表在10月23日的《皇家天文学会月刊》网络版上。图片来源：M. Montes(新南威尔士大学)/NASA/ESA/Hubble /X-ray/Author Bio
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