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太空是一个充满暴力的地方:小行星和彗星与行星相撞，恒星爆炸或被黑洞撕裂
，然而，就规模而言，也许没有什么比星系团之间的碰撞更剧烈的了这些在
宇宙中的星系团通常包含数百个星系，每一个都有数十亿到数万亿颗恒星，通过重力结合在一起。当一个星系团非常靠近另一个星系团时，两个星系团之间的引力会将它们猛烈地拉在一起。接下来的碰撞是巨大的，将产生比大爆炸以来任何其他事件都多的能量。
最大和最著名的例子是子弹状星系团碰撞，它涉及两个星系团，总共有1000多个星系。冲击力非常强，形成巨大的子弹状冲击波，因此得名。
撞击的残留物确实令人印象深刻。然而，天文学家不仅仅是在关注这种兴奋。他们发现撞击揭示了一些看不见的东西:暗物质。
人们认为暗物质是将星系团连接在一起的“粘合剂”，它构成了整个宇宙中恒星、气体和星系的引力基础。多亏了子弹状星系团的碰撞，科学家们能够清楚地看到这个神秘的东西。这次碰撞暴露了暗物质，并将它与恒星和气体等常规物质分离开来，为我们提供了暗物质存在的直接证据。加州大学戴维斯分校的天体物理学家马鲁萨·布洛克说:“在宇宙中，这是我最喜欢的。”“
不仅因为它告诉科学家暗物质存在星系团是一个通用工具，可以帮助研究人员研究有史以来最早的星系。它也是一个宇宙实验室，物理学家可以通过它来研究被称为等离子体的带电热气体的基本行为。
子弹星系团位于南部天空，距离地球37亿光年，由两个星系团以约1000万公里/小时的高速碰撞而成。尽管以人类的标准来看，这确实很快，但它并没有打破宇宙中的任何记录(有些恒星移动得更快)然而，由于它们的体积很大，碰撞非常强烈。碰撞
的两个星系团的质量是太阳的1000万亿倍，质量是太阳的100万亿倍。这两个重量级的星体相互碰撞，构成它们的热量上升到2亿摄氏度，形成了子弹星团，这是已知最热的星团。像观众一样，我们坐在他们旁边观看。研究人员估计撞击的总能量约为1022焦耳，这显然是一个荒谬的能量。它相当于自宇宙诞生以来(大约138亿年前)6万亿个太阳燃烧产生的所有能量
整个影响在时间和空间上都是超级巨大的。我们今天看到的碰撞实际上已经持续了1.5亿年，还需要20亿年才能尘埃落定。它让天文学家们对这次碰撞有了前所未有的一瞥。
尽管子弹状星系团的巨大质量和能量使其独一无二，但它的方向更为独特。碰巧，这次碰撞正好垂直于我们的视线。美国芝加哥大学的天体物理学家安德烈·克拉夫科夫说:“我们就像观众，坐在他们旁边观看。”“
号天文学家坐在最佳位置，可以更精确地观察碰撞
经过两年的跟踪观察，2016年，由美国俄亥俄大学的布洛克和道格拉斯·克罗领导的一组天文学家分析了哈勃太空望远镜和钱德拉X射线天文台获得的新数据，确定了星系团中正常物质的位置。
团簇中的大多数正常物质由气体组成。因为星系团很大，它的重力对气体分子有很强的影响，气体分子可以加速它的速度并使它变热，从而发出X射线碰撞的星系团进一步加热气体，产生更多的X射线。这意味着X射线可以向天文学家揭示星系团中大多数正常物质的位置。
天文学家首先探测到暗物质
然后，利用哈勃太空望远镜的数据，研究人员可以绘制星系团的方向不管它是正常物质还是暗物质，只要它有质量，它就有重力，它的重力可以弯曲背景中星系发出的光。质量越大，镜头的功能就越强，光线就会扭曲得越多。
把这些观察加在一起，天文学家发现子弹状星系团质量的大约80%集中在一个区域，但这个区域在x光或任何其他类型的光中都不是最强的。如果这个质量不是气体，那么它一定是暗物质。
正常情况下，气体和恒星等正常物体被嵌入一个巨大的暗物质光环中，这个光环被重力束缚在一起。然而，像子弹群的形成这样的碰撞会把它们分开。
当两个星系团碰撞时，它们的气体云碰撞并降低彼此的速度然而，暗物质几乎不与任何物质相互作用。这只是一种天马行空的风格，所以当星系团碰撞时，它们会像幽灵一样穿过彼此，留下气体。天文学家碰巧在碰撞过程中抓住了子弹群。他们的测量捕捉到了暗物质开始脱离气体的时刻，因此他们第一次单独探测到了暗物质。我们观察到的质量特征明显不同于地球上已知的任何东西。暗物质的概念并不新鲜。自20世纪30年代以来，科学家们提出了他们的存在假说。尽管大多数人认为它确实存在，但所有的证据都是间接的。例如，一些星系旋转得如此之快，以至于它们应该飞走。像暗物质这样的东西一定是跟随恒星并将星系联系在一起的。然而，如果没有直接的证据，那么就不能确定这些东西是否真的存在。一些研究人员认为没有必要用神秘的物质来解释那些奇怪的现象。他们说，也许重力定律是错误的，在大范围内，重力会有不同的表现。如果引力定律被修正，暗物质的奇怪现象就可以解释了。
布洛克说:“然而，我们在子弹群碰撞中观察到的质量特征显然不像地球上已知的任何东西。”“那些改进的引力理论不能解释为什么最大质量不在气体最多的地方"因为它们显然不在一起，所以所有修正万有引力定律的理论基本上都被排除了."
有些人仍然相信有一种未知的中微子可以在子弹状星系团中形成一种看不见的质量然而，这仍然是少数人的观点。克拉夫科夫说:“天文学家认为这是暗物质最强有力的证据。”“
，然而，仅仅知道暗物质的存在是不够的。科学家想知道暗物质是什么他们假设暗物质一定是由某种完全未知的粒子组成，并且不会与正常粒子相互作用或产生任何辐射，因此解释了为什么它们如此难以识别。事实上，大多数流行的理论认为这些暗物质粒子不会相互作用
的研究人员仍然需要检测这些粒子的存在他们说暗物质粒子可能能够相互作用，像台球一样碰撞，并相互反弹。
我们可以确定暗物质的特征数。如果暗物质与自身相互作用，这种力有多强？确定暗物质是否相互作用的一种方法是粒子碰撞。当暗物质粒子碰撞时，它们只是相互交叉还是反弹？
的科学家很幸运，他们不需要费心去建造暗物质粒子对撞机，因为这些碰撞是在子弹状星系团中自然发生的。这两个合并的星系团嵌入在暗物质的光环中，所以当星系团碰撞时，暗物质也会碰撞到目前为止，对
的观察表明，暗物质本身在子弹状星系团中似乎没有太多的相互作用。然而，这并不一定意味着暗物质不会相互作用，但是相互作用的强度是有限的。布洛克说，因为碰撞被清楚地观察到并被很好地定义，子弹状星系团提供了一些最好的数据，“我们实际上可以确定暗物质特征的一个数字。”我以前从未真正这样做过。"随着研究人员不断改进他们对子弹状星系团的计算机模拟，我们可以更详细地计算当前的情况，甚至更好地测量暗物质的特征。
，当然，这仍然需要其他数据布洛克是美国研究25个其他星系团碰撞的研究小组的一员。他们希望确切知道暗物质是否与自身相互作用
这是我们看到的少数几个明显的宇宙撞击案例之一。虽然暗物质让子弹星系团闻名世界，但它不是唯一的东西。事实上，布洛克穿过星系团并探测到了它背后的星系
星系团非常大，它的重力使背景星系释放的光发生弯曲。这种引力透镜效应将子弹状星系团变成一个巨大的放大镜，让天文学家能够更清楚地看到背景星系。那些遥远的背景星系很重要，因为它们是宇宙最早的部分。子弹状星系团让人们一瞥年轻的宇宙和星系是如何形成的。
至于子弹状星系团本身，物理学家正在用它来理解被称为等离子体的带电热气体的基本表达式这是两个星系团产生巨大冲击波的独特例子。克拉夫科夫说:“这是我们看到的少数几个明显的宇宙撞击案例之一。”“
太阳系也有这样的碰撞太阳喷射出被称为太阳风的带电粒子。这些粒子撞击地球磁层(由地球磁场形成的保护性气泡)时会发生碰撞
在接下来的几年里，成千上万的星系团将通过这些工具被发现。与一个星系团相比，太阳系具有更高的等离子体密度和强磁场。然而，尽管存在这些差异，研究子弹状星系团中的等离子体仍然有助于理解太阳系和其他空间中的等离子体。
显然，子弹状星团非常有用。克拉夫科夫说，这样的星系团相对来说比较罕见，这样大的星系团一生中只会经历一两次大碰撞。
现在，天文学家正在通过智利的两台望远镜——布兰科望远镜上的暗能量照相机和阿塔卡马太空望远镜——扫描天空，寻找更多的星系团通过这些观察，他们将会发现越来越多更大的星系团(据估计，宇宙中可能有数十万个质量超过太阳1万亿倍的星系团)
，当然，在此之前，子弹状星系团仍然是独一无二的。
