作者史蒂夫·科珀斯，费米国家加速器实验室 左边是一幅模拟图像，在图像中，星系团内的光在离散的亮度峰值(星系)之间以漫射雾状可见
在观察中，如右图所示，这种团内光成分很大程度上淹没在噪声中
信用:左图:杰西·戈尔登-马克思；用IllustrisTNG模拟
右图:暗能量调查和张媛媛 观测数据和复杂的计算机模拟相结合，已经在一个沉寂了半个世纪的天体物理学领域取得了进展
由美国主持的暗能量调查
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能源部费米国家加速器实验室公布了一系列关于所谓的团内光或ICL的新结果，这是一种在星系团内部发现的微弱光
2019年4月发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文中首次出现了新的高精度ICL测量
另一个最近出现在《皇家天文学会月报》上
在后者的一个令人惊讶的发现中，DES物理学家发现了新的证据，表明ICL可能提供了一种测量一种叫做暗物质的神秘物质的新方法
ICL的来源似乎是流氓恒星，那些不受任何星系引力束缚的恒星
长期以来，ICL一直被怀疑可能是星系团的重要组成部分，但它的模糊性使其难以测量
没有人知道有多少或者它在星系团中扩散到了什么程度
“在观测上，我们发现团内光是暗物质的一种很好的径向示踪剂
领导这两项研究的费米实验室科学家张媛媛说:“这意味着在团内光线相对明亮的地方，暗物质相对密集。”
“仅仅测量ICL本身就相当令人兴奋
暗物质部分是一个偶然的发现
这不是我们所期望的
" 虽然看不见，但暗物质占据了宇宙中的大部分物质
暗物质由什么组成是现代宇宙学的主要谜团之一
科学家只知道它与日常生活中由质子、中子和电子组成的正常物质有很大不同
但是ICL，而不是暗物质，最初在研究小组的议程上
大多数天体物理学家在一个星系团的中心测量星系团内的光，那里的光最亮也最丰富
“我们去了离星系团中心很远的地方，那里的光线非常微弱，”张说
“我们离中心越远，测量就越困难
" 然而，DES合作者成功地获得了有史以来最径向延伸的ICL测量
该团队使用弱引力透镜来比较ICL的径向分布——它如何随着距离星团中心的距离而变化——和星系团质量的径向分布
弱透镜是一种对暗物质敏感的测量星系或星团质量的方法
当前景恒星或星团的重力使来自更远星系的光线弯曲，扭曲其外观形状时，就会发生这种情况
从观测结果来看，ICL反映了一个星系团的总可见质量的分布，也可能反映了不可见暗物质的分布
“我们没想到会在这些径向分布之间找到如此紧密的联系，但我们找到了，”科学家希莱森·桑帕约-桑托斯说，他是这篇新论文的主要作者
将观察结果与模拟结果进行比较 为了获得更多的洞察力，该团队使用复杂的计算机模拟来研究ICL和暗物质之间的关系
他们发现模拟中两种现象之间的径向分布与观测数据不一致
巴西里约热内卢国家天文台的桑帕约-桑多斯说，在模拟中，“ICL径向剖面不是追踪暗物质的最佳组成部分。”
张指出，现在说到底是什么导致了观察和模拟之间的冲突还为时过早
“如果模拟不正确，这可能意味着模拟的团内光产生的时间与观测值略有不同
模拟的恒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-桑多斯指出，ICL的进一步研究可能会对星系团内部发生的动力学产生深刻的见解，包括引力释放一些恒星的相互作用，使它们能够四处游荡
“我计划研究团内光和放松的效果，”或者说散开，他说
例如，一些集群已经合并在一起
与放松的集群相比，这些合并的集群应该具有不同的ICL特性
增强噪声数据集中的信号 该小组测量的ICL比DES科学家通常尝试的要弱100到1000倍
这意味着团队必须处理信号中的大量噪音和污染
张说，这项技术很有挑战性，“但是因为我们有大量来自暗能量测量的数据，所以我们能够抵消很多噪声来进行这种测量
这是统计平均
" 天体物理学家通常一次使用几个星系团进行ICL测量
“这是获取单个系统信息的好方法，”张说
为了获得更大的图像并消除噪音，研究小组在第一次研究中统计平均约300个星系团，第二次研究中超过500个星系团
它们都离地球几十亿光年
从每个簇的噪声中提取信号需要大量的数据，而这正是DES所产生的
2019年初，DES完成了为期六年的观测南方天空中数亿个遥远星系的任务，并于1月中旬公开发布了第二次数据发布
ICL测量探测高达3
离地球30亿光年
在未来的研究中，张将研究的红移演化——它是如何随宇宙时间变化的
“我的梦想是一路红移到100亿光年，”张说
“研究表明，那是ICL刚刚开始进化的时候
" 走那么远，科学家就能看到ICL的建筑
“但这真的很难，因为它是我们最新测量距离的三倍，所以那里的一切都非常微弱，”她说
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