【寰宇天文】用光點測量巨大星系團的質量

作者｜ADAM MANN
編譯｜柯宗佑

你現在看到的這張圖，是遙遠星系團的重力分布圖，可說是歷來畫得最詳細的一張。天文學家靠著這張圖，就能判定該星系團直徑約六十五萬光年，且其質量相當大，足以創造出一百六十兆顆太陽。

這個星系的名稱是MCS J0416.1-2403，距我們有四十億光年之遙，其中更有幾百個星系相互繞轉。當兩個物體相互繞轉，根據牛頓萬有引力公式，我們可以推算物體質量，而前提是，我們必須先知道其中一個物體的質量。不過，由於這些星系距離我們太過遙遠，科學家仍無從得知任一星系的質量。

儘管如此還是有端倪可循。根據愛因斯坦的廣義相對論，質量大的物體會將週遭的時間與空間扭曲，當光穿過這些扭曲的區域時，自己也會彎曲，並在望遠鏡上形成光環或光弧，這就是所謂的重力透鏡效應(gravitational lensing)，如下圖中的光點。天文學家透過哈伯望遠鏡，確認MCS J0416.1-2403週遭出現了扭曲的光線，而且這些光是更遙遠的星系發出的光，經過重力場扭曲後形成的影像。研究人員只要知道光線扭曲的程度，就能計算出星系團包含的質量了。

這一百六十兆顆太陽的質量中，包含了肉眼可見的物質與不會放出光線的暗物質，而暗物質更佔了其中多數。天文學家透過研究星系團星系的交互作用，有利於進一步了解暗物質。今後，研究人員會繼續捕捉被扭曲的光線，以便精準計算出星系團的質量，推估出星系團的演變歷史。

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研究出處：Mapping the Mass of an Enormous Galaxy Cluster
譯者：柯宗佑 科教中心特約寫手，從事科普文章編譯。
責任編輯：Kerina Huang