来自银河星团内部的光可能与物质的神秘形式联系在一起

科学家将集群内光的模拟（左）与望远镜拍摄的图像（右）进行了比较。该模拟有助于拉出群集内的光，可见为左侧的雾度。

科学家可能已经找到了另一种测量暗物质分布的方法。令人惊讶的发现是，来自暗能量调查的物理学家宣布了有关光与暗物质之间联系的新证据。

这项研究的重点是群内光，这是在星系团内部发现的一种微弱的光。科学家认为，这种光可能为测量暗物质提供了一种新方法，暗物质是望远镜看不见的神秘物质，但据认为占宇宙中绝大多数物质的原因。暗物质是现代宇宙学的主要奥秘之一。

“仅测量集群内光本身就是一件令人兴奋的事情。领导这项研究的卡夫利宇宙物理研究所和费米国家加速器实验室的天体物理学家张元元说。

她指出，由于费米实验室主持的“暗能量调查”获得了大量数据，因此他们能够找到相关性。“暗能量调查”是一项国际工作，旨在绘制天空并了解宇宙结构。自2019年观察得出结论以来，科学家一直在仔细研究其收集的数据，寻找模式。

该研究团队最初专注于测量集群内部的光线。长期以来，人们一直怀疑簇内光可能是星系团簇的重要组成部分，但是它的模糊性使其难以测量。没有人知道它在星系团中扩散了多少，扩散到什么程度。它的来源似乎是流氓恒星，这些流星不是在重力作用下与任何星系绑定的。

大多数天体物理学家在星系团的中心测量团簇内的光线，那里是最亮和最丰富的。张说：“我们离星系团的中心很远，那里的光线真的很微弱。”

这些发现表明，集群内部的光既反映了星系团的总质量，也可能反映了暗物质的分布。

暗物质是宇宙中大部分物质的原因，但是望远镜看不到它，因此科学家只知道它与由质子，中子和电子组成的正常物质有很大不同，质子，中子和电子构成了日常生活。我们只知道它存在是因为它对我们能看到的事物（如恒星和星系）产生的引力作用。

该团队使用了一种称为弱引力透镜的技术来绘制星系团质量（包括其暗物质）的分布图。然后，他们将其与集群内光线的径向分布进行了比较，即当您离开集群中心时光线如何变化。

Dark Energy Survey的主要仪器是570兆像素的Dark Energy Camera，它安装在智利的Blanco望远镜上。

“观察到，我们确认了簇内光是暗物质的很好的径向示踪剂。这意味着，在集群内光线相对明亮的地方，暗物质相对密集。”张说。

新论文的主要作者希里森·桑帕约·桑托斯（Hillysson Sampaio-Santos）说：“我们没想到在这些径向分布之间会发现如此紧密的联系，但我们做到了。”

将观察结果与模拟结果进行比较

为了获得更多的见解，该团队使用了复杂的计算机模拟来研究集群内明暗物质之间的关系。奇怪的是，他们发现模拟中两种现象之间的径向轮廓与观测数据不一致。在模拟中，“集群内光径向分布不是追踪暗物质的最佳成分，”巴西里约热内卢国家天文台的桑帕约-桑托斯说。

Zhang指出，现在要确切指出是什么原因导致观察与模拟之间的冲突还为时过早。

“如果模拟做得不好，那可能意味着模拟的集群内光产生的时间与观察到的时间略有不同。模拟的星星没有足够的时间四处游荡并开始追踪暗物质。”她说。

桑帕约·桑托斯（Sampaio-Santos）指出，进一步的研究可能会对银河星团内部发生的动力学产生深刻的见解，包括通过引力释放其某些恒星而使其徘徊的相互作用。

他说：“我正计划研究集群内部的光线以及放松的影响。”例如，某些群集已合并在一起。与松弛的群集相比，这些合并的群集应具有不同的群集内光属性。

增强嘈杂数据集中的信号

研究小组测得的团簇内光线比暗能量调查科学家通常尝试的要暗大约一百到一千倍。这意味着团队必须处理信号中的大量噪声和污染。

张说，这一壮举的技术方面具有挑战性，“但是，由于我们从暗能量调查中获得了大量数据，因此我们能够消除很多噪声以进行此类测量。统计平均值。”

为了获得更大的图像并消除噪音，“暗能量调查”小组在第一个研究中统计出平均约300个星系团，在第二个研究中平均超过500个星团。所有这些都离地球只有几十亿光年。

从每个群集的噪声中挑出信号会占用大量数据。幸运的是，这正是《暗能量调查》所收集的。

没有人知道簇内有多少光，或者它在星系团中的传播程度。

集群内的光测量探测距离地球最多33亿光年的星团。在未来的研究中，Zhang想研究集群内光的红移演化-它如何随着宇宙时间而变化。

张说：“我的梦想是全力以赴地转移一个-100亿光年。”“研究表明，集群内的光线才刚刚开始演化。”

走得那么远，将使科学家能够随着时间的推移看到集群内部的光。

她说：“但这确实很难，因为它是我们最新测量距离的三倍，所以那里的一切都将变得极其微弱。”

黑暗能源调查是来自六个国家25个机构的300多名科学家的合作。

阅读Intracluster Light可能会提供一种测量暗物质的新方法，以获取有关此发现的更多信息。

参考：

“弥散的团簇内光是星系团物质分布的良好示踪剂吗？”作者：H·桑帕约·桑托斯（H Sampaio-Santos），张瑜（Yhang），奥卡多（RLC Ogando），申信（T Shin），杰西·B·金·马克思（Gyan-Marx），B·扬尼（B Yanny），K·赫纳（K Herner），M希尔顿（Hilton），崔（A Choi），马·加蒂（M Gatti），D格鲁恩（D Gruen），B·霍伊尔（B Hoyle），MM劳（MM Rau），德·维森特（J De Vicente） Zuntz，TMC Abbott，M Aguena，S Allam，J Annis，S Avila，E Bertin，D Brooks，DL DL Burke，M Carrasco Kind，J Carretero，C Chang，M Costanzi，LN da Costa，HT Diehl，P Doel，S埃弗里特（Everett），埃弗拉德（AE Evrard），弗洛尔（B Flaugher），福萨尔巴（P Fosalba），弗里曼（J Frieman），加西亚·贝利多（JGarcía-Bellido），埃加兹塔纳加（E Gaztanaga），DW格德斯（Grudes），RA格伦德尔（R Gruendl），杰斯文德（J Gschwend），古蒂雷斯（G Gutierrez），SR辛顿（Shinton），DL霍洛伍德（DL Hollowood），霍克斯切德（K Honscheid），DJ詹姆斯（James），M贾维斯（M Jarvis），T Jeltema，K Kuehn，N Kuropatkin，O Lahav，MAG Maia，M March，JL Marshall，R Miquel，A Palmese，FPaz-Chinchón，AA Plazas，E Sanchez，B Santiago，V Scarpine，M Schubnell，M Smith，E Suchyta，G Tarle，DL Tucker，TN Varga，RH Wechsler（DES合作），2020年11月26日，皇家天文学会月报。
10.1093 / mnras / staa3680

“第一年的黑暗能源调查结果：Y. Zhang，B。Yanny，A。Palmese，D。Gruen，C。To，ES Rykoff，Y。Leung，C。Collins，M。Hilton，TMC Abbott，J。在Redshift〜0.25“处检测到集群内光。 Annis，S.Avila，E.Bertin，D.Brooks，DL DL Keke，A.Carnero Rosell，M.Carrasco Kind，J.Carretero，CE Cunha，CB D'Andrea，LN da Costa，J.De Vicente，S。 Desai，HT Diehl，JP Dietrich，P.Doel，A.Drlica-Wagner，TF Eifler，AE Evrard，B.Flaugher，P.Fosalba，J.Frieman，J.García-Bellido，E.Gaztanaga，DW Gerdes Gruendl，J.Gschwend，G.Gutierrez，WG Hartley，DL Hollowood，K.Honscheid，B.Hoyle，DJ James，T.Jeltema，K.Kuehn，N.Kuropatkin，TS Li，M.Lima，MAG Maia，M 3月，JL Marshall，P。Melchior，F。Menanteau，CJ Miller，R。Miquel，JJ Mohr，RLC Ogando，AA广场，AK Romer，E.Sanchez，V。Scarpine，M。Schubnell，S。Serrano，I塞维利亚·诺亚比（Sevilla-Noarbe），史密斯（M. Smith），苏亚雷斯·桑托斯（M. Soares-Santos），索布雷拉（S. （DES合作），2019年4月4日，《天体物理学杂志》。
10.3847 / 1538-4357 / ab0dfd

暗能量调查项目的资金：美国能源部，美国国家科学基金会，西班牙科学和教育部，英国科学技术设施理事会，英国高等教育资助委员会，伊利诺伊大学国家超级计算应用中心芝加哥大学厄本那-香槟分校，卡夫利宇宙物理研究所，巴西研究与项目资助局，里约热内卢州研究支持卡洛斯·查加斯·菲略基金会，巴西国家科学技术发展与合作委员会科学，技术和创新部，德国研究基金会以及“暗能量调查”中的合作机构。