原文标题：Hubble tracks down a galaxy cluster's dark matter
编译：LinQ （原文来自：http://www.astronomynow.com)
哈勃绘出星系团暗物质分布图
Posted: July 17, 2003
利用哈勃太空望远镜和引力透镜原理，欧、美合作的一个天文研究小组绘出了宇宙中最大
结构的“质量分布图”，科学家们相信这将导致我们更好地了解这样一些系统是怎样形成
的，以及暗物质在其中起到了什么样的作用。
用哈勃望远镜得到的星系团 Cl0024+1654 的质量分布图。该图由两部分组成，蓝色部分时
暗物质分布图，而橙红色部分为该星系团中亮物质的分布图。
Credit: European Space Agency, NASA and Jean-Paul Kneib (Observatoire Midi-Pyr
enees, France/Caltech, USA)
星系团是宇宙中稳定存在的最大物质系统，也是研究暗物质和可见物质分布及其相互关系
的天然实验室。早在1937年，Fritz Zwicky 就已经认识到星系团中的可见物质成分可能只
是团内总物质的一小部分。星系团中大约80－85％的物质是不可见的，因而被称为“暗物
质”。尽管天文学家确信暗物质的存在已经几十年了，但找到测量其分布的方法却还只是
近几年的研究成果。
由来自法国 Midi-Pyrenees 天文台的 Jean-Paul Kneib 博士和美国卡文迪许实验室（Ca
ltech）的 Richard Ellis 及 Tommaso Treu 共同领导的研究小组，利用哈勃太空望远镜
的观测数据建立了一个名为 CL0024+1654 的星系团的“质量分布图”。据此，他们第一次
在这么大尺度范围内“看”到了暗物质相对于星系的分布情况。这一比较为人们进一步了
解如此大的星系团怎样形成，以及暗物质在宇宙演化中扮演什么角色提供了新的线索。
确定暗物质的分布不是一件容易的工作，因为我们根本看不见它。为了确定它们的存在，
科学家们必须观测比其更为遥远，当然也更为暗弱的背景星系。这些遥远星系的形状被前
景星系团的引力所扭曲，扭曲的情况可以用来研究星系团中的暗物质，这一现象通常被称
为“弱引力透镜现象”。
哈勃望远镜总共为这一针对 CL0024+1654 星系团的暗物质研究计划提供了120小时的观测
时间，这也是哈勃望远镜历史上曾给予星系团研究工作最多的一次研究时间。这一星系团
距离地球45亿光年，它在天空中张角相当于一个满月。要完成这样一张质量图的绘制工作
，需要对星系团中39个区域分别进行细致的观测。
这是目前为止关于星系团中暗物质分布最为详细的研究工作，其分布范围从团中心延展到
2000万光年那么远，其范围是以往研究从未达到过的。此前也曾有许多研究小组试图用地
面望远镜开展过类似工作，但由于这一技术极大地依赖于对星系团背后遥远星系形状的精
确测定，因此哈勃太空望远镜的超高分辨率具有无与伦比的优势。
这一研究工作表明在大尺度范围内，暗物质的分布密度随着从中心向外距离的增加而迅速
下降，这与最近一项从计算机模拟中得到的结果相一致。正如 Richard Ellis 所说，“尽
管理论学家已经从考虑引力效应的数值模拟中预期了这一结果，但我们这是第一次提供了
观测上的明确证据。有些天文学家曾认为在星系团的外围存在一些较大的暗物质库，但现
在看来，如果我们的工作对其它的星系团也有一定代表性的话，这一猜想并不正确。”
研究小组注意到暗物质的分布也具有一定的成团性。例如，他们发现有一些暗物质集中分
布的地方与已知正在缓慢落入星系团系统的星系成协。一般而言，研究人员发现暗物质的
分布基本上与团星系的分布相一致，这一成协性表明：至少对于象 CL0024+1654 这样的星
系团，其整体结构是由一些较小的星系群并合形成的，暗物质在其中象胶水一样起作用。
这一研究工作还将继续深化下去，下一步准备在今年晚些时候使用哈勃望远镜新安装的“
高级巡天相机”（ACS）对另一个星系团进行更深入的研究。ACS比当前这一研究中使用的
宽视场行星照相机2号的效率高10倍以上，因此可以期望得到更加精细的质量分布图。
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