70多年來，天文學家、宇宙學家和物理學家都知道，普通物質一定被大量的無形物質包圍著——這些物質不足以與原子或恆星碰撞，但質量足夠大，可以防止星系分崩離析。這種神秘的物質被稱為暗物質，除了其引力影響外，一直難以透過任何其他方式探測到，這導致一些人提出，愛因斯坦的廣義相對論未能充分描述引力在星系尺度上的實際作用。現在，最近發生的兩個星系團的碰撞揭開了普通物質和暗物質之間的面紗，證明了後者必然存在。
亞利桑那大學的道格拉斯·克勞和一個天文學家團隊使用錢德拉X射線天文臺觀測了碰撞的星系團——被稱為子彈星系團，這要歸功於一團熱氣體變形為彈道形狀。當較大星系團的超熱等離子體對較小星系團中數百萬度的氫氣和氦氣施加阻力時，形成了這個同名的形狀，因為它們相互碰撞。但是，儘管它們正在碰撞，但構成星系中的普通物質，由於組成恆星之間巨大的距離，彼此穿過而沒有發生碰撞。
給定星系團中的星系恆星僅佔質量的約 1% 到 2%，而等離子體則佔 5% 到 15% 不等。當星系穿過而等離子體受到阻力時，由此產生的分離使科學家能夠透過觀察靠近星系團的光線如何彎曲（所謂的引力透鏡效應）來確定星系物質各個部分的引力強度與等離子體的引力強度之間的差異，從而有可能首次揭示暗物質。由於氣體雲質量更大，它產生的透鏡效應應該更明顯。另一方面，如果星系具有隨之移動的暗物質暈——正如理論預測的那樣——那麼這種相對少量的普通物質應該由於其無形的伴侶而產生超大的透鏡效應。
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使用包括 NASA 的哈勃太空望遠鏡在內的其他幾架望遠鏡進行的觀測證明，來自碰撞星系團後方恆星的光線對微小星系更大的引力做出了反應，而不是對等離子體雲。克勞解釋說：“以前一直存在退化性：您要麼需要大量的暗物質來解釋額外的引力，要麼引力在百萬光年尺度上不遵循與我們在太陽系中相同的物理定律。”“我們的觀測表明，無論引力在這些大尺度上如何表現，暗物質都必須存在。”
這個存在性的證明，將發表在即將出版的《天體物理學雜誌快報》上，但並沒有揭示暗物質到底是什麼。“多年來，我們幾乎排除了所有型別的重子暗物質可能性，例如褐矮星或黑洞。我們幾乎只剩下一些新的亞原子粒子，”團隊成員亞利桑那大學的丹尼斯·扎裡茨基指出。“聲稱我們對宇宙有所瞭解有點令人尷尬，因為我們不知道那裡 90% 的物質是什麼。”