暗物質與矮星系

美國太空總署 (NASA) 的哈伯太空望遠鏡發現了星系是埋在暗物質暈之中的強力證據。哈伯太空望遠鏡在望向英仙座星系團紛亂的中心時，發現了一大群完整無缺的小星系，但是附近的大星系卻因其他星系的重力拉扯而開始分裂。

暗物質是一種看不見的物質，但是卻佔了整個宇宙質量的很大一部份。天文學家藉由暗物質對一般物質 (包括恆星、氣體、以及塵埃) 的重力交互作用而推測出暗物質的存在。哈伯的影像提供了更進一步的證據顯示，這些沒有受到干擾的星系其實是被暗物質做成的「緩衝墊」所包圍著，這使得它們在混亂的環境中受到保護。

「我們對於在星系團的中心能發現這麼多外型平滑完整，沒有受到任何干擾的矮星系感到相當驚訝，」英國諾丁漢大學 (Nottingham University) 的天文學家，也是這次哈伯太空望遠鏡觀測計畫的主持人 Christopher Conselice 說：「這些矮星系的年齡非常老，在星系團中已經存活很長的一段時間。如果有什麼外力試著將它們瓦解，那在今天之前應該已經發生了。因此它們應該是暗物質的比例非常高的星系。」

矮星系的暗物質含量可能比螺旋星系還要高。Conselice 說：「由這些結果，我們無法肯定這些矮星系的暗物質含量是否比銀河系的還高。縱然事實上星系團中的螺旋星系已經被破壞了，但是矮星系卻沒有，看起來的確是如此。」

暗物質的概念大約是80年前提出來的，它們是將星系黏在一起的「黏膠」。天文學家們認為暗物質是維持宇宙的一個不可或缺的支柱，藉由重力的作用，星系在它們的架構下生成。先前由哈伯太空望遠鏡和錢卓拉 (Chandra) X射線望遠鏡的觀測已經找到星系團中含有暗物質的證據，例如子彈星系團 (Bullet Cluster, 1E 0657-56)。而這次的觀測則是尋找個別星系中暗物質存在的證據。

哈伯太空望遠鏡的先進巡天相機在英仙座星系團中拍攝到了29個矮星系，其中有17個是新發現的。英仙座星系團距離地球約兩億五千萬光年遠，是距離最近的星系團之一。

由於我們無法直接看見暗物質，天文學家們只能找到它們存在的間接證據。最普遍的方法是測量每顆恆星或是星群在銀河系中繞行時的隨機運動。但英仙座星系團距離我們太遠了，因此無法將恆星各別地解析出來並測量其運動。因此 Conselice 和他的研究團隊研究出了新的方法，也就是計算在大星系的潮汐力作用之下，至少需要有多少暗物質才能使得矮星系不被撕裂。

因為哈伯的先進巡天相機成像非常銳利，因此人們得以研究這些小星系的細節。Conselice 和他的研究團隊第一次觀測這些星系時是利用亞歷桑那州的基特峰 (Kitt Peak) 國家天文台中的 WIYN 望遠鏡。Conselice 說：「那次的觀測僅能看出那些星系相當圓滑，可能是以暗物質為主的星系。但是地面望遠鏡沒辦法更進一步解析那些星系，因此我們需要哈伯太空望遠鏡的觀測。」

哈伯太空望遠鏡觀測的結果發表在三月一號的皇家天文協會每月新知 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 期刊中。

資料來源：http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/hst_img_20090312.html