幻想一个你所能幻想的最大的世界大磕碰。以咱们所知的最大的引力束缚结构为例，巨大的星系团或许包含数千个银河系巨细的星系，它们彼此招引、磕碰并交融。当其内部充满了星系、恒星、气体、尘土、黑洞、暗物质等各种物质时，就注定了其间不只要火焰，或许还有不会呈现在世界其它当地的新天体物理现象。
这些星团中的气体能够加热、彼此作用并发作碰击，然后发作惊人的高能辐射。暗物质能够穿过除它自身以外的全部物质，只要其重力效应能够使它与大部分正常物质分隔。而且，理论上，带电粒子能够极大地加快，发作跨过数百万光年的相干磁场。这是第一次在两个磕碰星团之间发现这样一座星系桥梁，这对咱们的世界有着巨大的影响。
图解：这张钱德拉太空望远镜的图画显现了星系团MACSJ0717的大范围视图，其间的白框显现了能够用钱德拉和哈勃太空望远镜（HST）组成图画的视界；绿线显现了引导进入这个星系团的大标准丝状物的大致方位，标明晰存在于咱们世界之中巨大的世界网与星系团之间的联络。（NASA/CXC/IFA/C.MA等人）
在咱们的世界中，地理结构并不都是被相等发明出来的。行星与恒星比照起来相形见绌，而恒星自身的规划又远远小于太阳系。要组成一个像银河系相同的大星系，需求数千亿个的这样的星系调集而成，而星系群和星系团又或许包含数千个银河系巨细的星系。这些巨大的星系团能够在最大的标准上彼此磕碰兼并。
早在2004年，就有两组关于一对附近星系团1E 0657–558（一般被称为子弹星团）的观测。仅从一张光学图画中，就能清楚地识别由密布星系群构成的两个独立的星系团。
图解：子弹星系团是两个磕碰星系团之间存在着要害效应，能被观测到的第一个经典比方。在光学图上，能够清楚地分辨出两个附近星系团（左和右）的存在。(NASA/STSCI; MAGELLAN/U.ARIZONA/D.CLOWE ET AL.)
你还有两件工作能够用来整理，以得到一些其它关于这个体系中发作了什么的信息。首要，你能够做一个物理上风趣的丈量，先调查你能在图画中看到的一切星系的光，然后辨别出哪些星系坐落星系团的后边（布景星系），哪些星系坐落星系团的前面（远景星系）。
当你调查远景星系时，它们的方向应该是恣意随机的：它们应该是圆形、椭圆形或盘状的，没有均匀歪曲来使它们歪斜向任何特定的方向。可是假如光前面有一个大质量的物体，那么依据引力透镜效应，它应该会歪曲布景图画。至少从这种视点，布景星系和远景星系在形状上的数据差异，能够告知咱们太空中的不同方位存在多少质量的信息。
图解：不管是恒星、星系仍是星系团，任何布景点光线的构成都会由于远景质量的影响而被弱引力透镜所歪曲。即便有随机形状的搅扰，特征也是清楚明晰的。经过研讨远景（未歪曲）和布景（歪曲的）星系之间的差异，咱们能够重建世界中像星系团相同的大质量延伸物体的质量散布。（维基共享资源用户TALLJIMBO）
你能够做的第二件事是在太空中运用先进的X射线地理台，用X射线调查天空中完全相同的区域。美国宇航局的钱德拉X射线地理台就能够完成这样的的观测。钱德拉的发现令人惊喜：能够看到两个巨大的气体团各自跟着它的星系团移动。正如预期的那样，很多的气体不只与独自的星系有联络，而且与星系团全体都有联络。
但令人意想不到的是，占整个星团13-15%质量的气体与引力效应竟无法匹配！不知何以，正常物质和引力效应被割裂了，就好像整个质量直接穿过相同。这一成果被以为是暗物质存在的压倒性的天体物理依据。
图解：引力透镜效应的图（蓝色）叠加在子弹状星系团光学和X射线数据上（粉赤色）。X射线方位的不匹配和由此能够揣度得出的质量存在是无法否定的。（X射线：NASA/CXC/CFA/M.MARKEVITCH等人；透镜图：美国宇航局/地图/ ESO STScI）；ESO WFI;MAGELLAN/U.ARIZONA/D.CLOWE等人；光学：NASA/STSCI;MAGELLAN/U.ARIZONA/D.CLOWE等人。）
自那今后，十多个相似这种两个星系群或星团彼此磕碰的状况连续被发现，而且每一个都展现了相同的成果。在磕碰之前，假如一个星系团宣布x射线，这些x射线与星系团自身有关，任何引力畸变都与星系和气体的方位共同。
可是在一次磕碰之后，开释x射线的气体与物质发作了偏移，这意味着相同的物理原理在起作用。当星系团彼此磕碰时:
在每个星系团中只占很小的体积的星系会直接穿过去，
而星团内部气体彼此作用并升温，宣布x射线并减慢速度。
而暗物质，像一个巨大的光环存在于每个星系群周围，也能够直接穿过，且只受引力的影响。
在咱们调查到的每一个磕碰星系群和星团中，x射线气体和全体物质的别离都是相同的。
图解：不同磕碰星系团的x射线图(粉赤色)和全体物质图(蓝色)显现了正常物质和引力效应之间的明晰别离，这是暗物质存在的最有力依据之一。尽管咱们进行的一些模仿标明，一些星团的移动速度或许比预期的要快，但模仿中仅包含引力，对气体来说其他要素的影响或许也很重要。
你或许会以为，在如此很多的独立体系中得到的这种暗物质的经历证明会不坚定任何合理的怀疑论者。为了解说引力透镜信号与物质存在之间的不共同，科学家们设想了另一种引力理论，假定存在一种会抵消物质引力的非局域效应。可是，任何一种对特定摆放的磕碰星系有用的理论都无法解说该星系团在磕碰前的状况。15年后，代替理论依然无法一起解说这两种状况。
可是一个存在暗物质的世界背负有很高的举证责任:它有必要能够解说调查到的这些星系团的每一个特性。许多磕碰星群和星团都有一个由富含暗物质的世界猜测的速度，而开始的比方—子弹星团运动速度特别地快。
图解：不管在大标准仍是小标准上，世界结构的构成都高度依赖于暗物质和正常物质的彼此作用。尽管已经有关于暗物质的直接依据，咱们仍是期望能够直接勘探到它，而这只要在正常物质和暗物质之间的横截面非零的状况下才会发作。而像星系团和更大标准的暗条这类结构的发作都是无可争议的。(ILLUSTRIS COLLABORATION / ILLUSTRIS SIMULATION)
当你知道世界的成分和操控世界的物理规律时，你就能够经过模仿来猜测会呈现什么类型的大规划结构。当咱们的模仿只考虑引力时，咱们猜测的最快的磕碰星系团的运动速度比子弹星系团慢；而在咱们的世界中存在一个相似比方的或许性不到百万分之一。
当咱们联想到世界这样乖僻的几率时，咱们需求一个解说。尽管世界所展现的景象或许仅仅由于咱们的世界是一个彩票赢家，但这个调查依然提出了一个合理的问题。要么是观测成果有误，要么是其它原因，或许是某种物理机制，导致这种正常物质的加快超过了引力效应自身所能带来的速度。
图解：半人马座A星系是一个间隔地球最近的活泼星系比方，它的高能喷流是由环绕中心黑洞的电磁加快度引起的。假如两个磕碰星系团之间能够存在大规划的电磁场，那么它们就有或许发作比引力自身所答应的更大的粒子速度。(NASA/CXC/CFA/R.KRAFT 等)
一种或许性是大规划的电场或磁场。当带电粒子(如质子和电子，它们协助构成了世界中的正常物质)遇到电磁场时会加快。尽管星系团一般构成于世界细丝的交汇处，并由暗物质驱动，但也有正常物质存在，其间大部分以电离等离子体的方式存在。
运动中的带电粒子一定会发作磁场。当物体落入星系团时，就会发作磁场和相对论的、快速运动的粒子，比方电子。当电子在磁场中快速运动时，它们会发作一种称为同步辐射的特别辐射。假如科学家能调查到波长相符的光，就能够发现这种辐射。
图解：磕碰星系团Abell399和Abell401的全尺度图画显现了X射线数据（赤色）、普朗克微波数据（黄色）和LOFAR无线电数据（蓝色）。单个星系团明晰可辨，但一个由长达1000万光年的磁场衔接的相对论电子无线电射电桥是令人难以置信的耀眼。（M. MURGIA / INAF, baseD ON F. GOVONI 等人, 2019年, 科学杂志）
在2019年6月7日宣布在《科学》杂志上的一项新研讨中，科学家们初次运用罗瓦尔（Lofar）射电望远镜在一对磕碰星系团中精确地发现了这种效应。费德里卡·戈沃尼和她的搭档们使用罗瓦尔观测了星系团Abell0399和Abell0401之间的区域，并勘探到了它们之间延伸的低频无线电辐射脊。
这种辐射标明，既有衔接两个星团的磁场存在，也有一组将它们衔接在一起的横跨世界细丝相对论电子群的存在。这两个星系团在太空中相距约1000万光年，这将使这个磁场和它周围的电子成为世界中已知的最大的这类结构之一。
图解：依据普朗克卫星拍照的图画(黄色)，衔接Abell 399和Abell 401的热气体桥早在2012年就被发现。这是对跨过了星系空间，衔接两个星系团的热气体桥的初次确凿发现。现在人们以为它在子弹星系团以及整个星系和星系团的构成中发挥着重要作用。(ESA/PLANCK COLLABORATION / STSCI/DSS）
这个射电脊比大大都简略的模仿猜测更大，但这对暗物质理论来说是一件好工作。关于咱们调查到的一些磕碰星团来说，最大的谜题是解说这些粒子为什么能够加快到如此高的速度。一起，这两个星系团之间巨大的磁场和电子桥标明晰一种能够从头加快星系间气体中存在粒子的机制:碰击时发作的冲击波。
戈沃尼和她的搭档们进行的正是这种模仿。她的团队展现了坐落星系团之间已经在以挨近光速移动的电子会由于冲击波而从头加快。假如咱们把这一发现应用到子弹星系团上，咱们能够天经地义地以为，假如咱们调查那些发射了x射线的气体，咱们一起也应该会发现冲击波。
图解：子弹星系团的x射线观测，由钱德拉x射线地理台拍照。留意图片的白色部分，它显现了被加热到非常高温的气体，而这需求一个冲击波来解说。（NASA/CXC/CFA/M.MARKEVITCH等人，摘自MAXIM MARKEVITCH (SAO)）
你瞧，假如你亲眼看到子弹星团的钱德拉图画，你首要会留意到这些轰动！咱们在一对彼此磕碰的星团中发现了存在大规划磁场的相对论性带电粒子，这一现实有力地标明晰在其它星团中也存在相同的效应。假如相同的结构既存在于Abell 0399和Abell 0401之间，又存在于其它磕碰星团之间，那么它就能够处理子弹状星团的这一细小反常，使暗物质成为导致引力效应与正常物质存在不匹配的、仅有的、无可争议的解说。
每发现一种新现象时都意味着一个巨大的前进。但是，经过结合理论、模仿和对其他磕碰星系团的调查，咱们在了解世界这个全体上又前进了一步。这是暗物质的又一个惊人的成功，也是世界中又一个终究或许会被现代天体物理学所解开的谜。这是一个多么夸姣的年代啊。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.地理学名词
3. medium-流星魂- Dora冰
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