暗物质看不见摸不着，却可以帮助科学家研究大质量星系

宇宙中大约有85%的物质以暗物质的形式存在，其余的物质则是由原子组成的普通物质。

对于我们来说，暗物质的性质仍然是个谜，它既不与正常物质相互作用，也不发光，只会通过引力的方式揭露自己的存在。但天文学家在研究星系演化的时候发现，由于暗物质的数量非常庞大，暗物质会主导宇宙中诸如星系团等大型结构的形成。

尽管我们很难直接探测到暗物质，但通过对星系在一定尺度范围内分布的敏感观测进行建模，我们还是可以追踪到暗物质的。

星系通常位于巨大暗物质团的中心，由于环绕着星系，所以这些暗物质团也被称为暗物质晕。前景暗物质晕对其背后遥远星系的引力透镜效应为暗物质的详细分布提供了一个非常独特而又强大的探测器。“弱透镜效应”会导致背景星系的形状发生适度但有系统地变形，并能对星系团内暗物质的分布提供有力的约束;相比之下，“强透镜效应”则会产生高度扭曲的放大图像，有时还会出现单一光源的多幅图像。

在过去的十年里，宇宙观测和流体动力学模拟极大地促进了我们对大质量星系发展过程的理解。现在，学界普遍倾向于一个两阶段的设想。在第一个阶段里，在宇宙时标上，物质引力坍缩形成了当今星系的大质量核心，并连同它们周围的暗物质晕一起形成一个星系;随后恒星的形成会增加星系的恒星质量。然而，最大的星系还有第二个阶段，在这个阶段，它们会从其他星系的外部区域捕获一些恒星，而一旦它们自己的恒星形成过程开始减弱，这个阶段也就会主导星系的形成。对此，计算机模型和一些观测结果似乎也证实了这一设想。

CfA天文学家Joshua Speagle曾经加入了一个研究大质量星系的团队，这个团队会使用昴星团望远镜上的光学和近红外波长超灵敏宽视场成像来研究大质量星系的形成过程。

大质量星系的暗物质晕往往也有更大的质量，而且会扭曲光线，他们的技术就利用了这种弱透镜效应。

天文学家研究了大约3200个恒星质量超过银河系(大约4000亿个太阳质量)的星系。通过弱透镜效应分析，他们发现，关于大质量暗物质晕形成的历史信息就隐藏在大质量中心星系的恒星质量分布当中。除此之外，科学家们还发现，对于质量相同的星系，那些形状更宽的星系往往有更大质量的暗物质晕。这些研究结果为探索大质量星系在宇宙时间内形成和进化的过程打开了一个新的窗口。