当星系团碰撞时，一些有趣的事情发生了。
碰撞星系团「El Gordo」是可观测宇宙中已知的最大的星系团，当星系团碰撞时，暗物质和正常物质分离的证据相同，就像在其他碰撞星团中看到的那样。如果仅凭普通物质来解释引力，那么它的影响必须是非局域的：在质量/物质不存在的地方发现了引力。
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：NASA、ESA、J. Jee（加利福尼亚大学戴维斯分校）、J. Hughes（罗格斯大学）、F. Menanteau（罗格斯大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）、C. Sifon（莱顿大学）、R. Mandelbum（卡内基梅隆大学）、L. Barrientos（智利天主教大学）和 K. Ng（加利福尼亚大学戴维斯分校）
各个星系和无碰撞的暗物质只是简单地穿过彼此，没有受到伤害。
这张哈勃太空望远镜拍摄的星系团Abell 1689的图像通过引力透镜效应重建了其质量分布，该地图以蓝色覆盖在光学图像的顶部。如果一个主要的相互作用可以将星系团内介质中的气体与星系的位置分开，那么暗物质的存在就可以受到考验。碰撞前和碰撞后星团之间的差异是得出以下结论的关键证据：暗物质是我们在宇宙中观察到的主要解释。
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：NASA、ESA、E. Jurlo（喷气推进实验室）、P. Natarajan（耶鲁大学）和 J.-P.Kneib （Laboratoire d'Astrophysique de Marseille， CNRS， 法国）; 致谢：H. Ford 和 N. Benetiz（约翰霍普金斯大学）和 T. Broadhurst（特拉维夫大学）
但是每个簇内的气体会碰撞、加热并减慢速度。
通过结合来自红外JWST和X射线敏感的钱德拉太空天文台的潘多拉星系Abell 2744的数据，科学家们能够识别出许多透镜状星系，包括一个在宇宙历史的早期就发射大量X射线的星系，尽管紫外线/光学/红外光极少。这个「超大」的黑洞掌握着关于黑洞形成和增长的关键信息。
学分
：X 射线：NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán;红外：NASA/ESA/CSA/STScI;图像处理：NASA/CXC/SAO/L. Frattare & K. Arcand;动画：E. Siegel
这在发光气体和总质量的引力效应之间创造了一个观察到的分离。
各种碰撞星系团的X射线（粉红色）和整体物质（蓝色）图显示了正常物质和引力效应之间的明显分离，这是暗物质的一些最有力证据。X射线有两种类型，软射线（低能量）和硬射线（高能量），其中星系碰撞产生的温度范围从几十万度到~1亿K不等。同时，引力效应（蓝色）从质量的位置与正常物质（粉红色）相移位的事实表明暗物质必须存在。没有暗物质，这些观测结果（以及许多其他观测结果）就无法得到充分解释。
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：美国国家航空航天局、欧洲航天局、D. Harvey（瑞士洛桑联邦理工学院;英国爱丁堡大学）、R. Massey（英国杜伦大学）、T. Kitching（英国伦敦大学学院）以及 A. Taylor 和 E. Tittley（英国爱丁堡大学）
在一些碰撞星团中，推断出的速度非常快： 对于现代宇宙学来说，可以说太快 了。
碰撞星系团Abell 399和Abell 401的全尺寸图像显示了X射线数据（红色），普朗克微波数据（黄色）和LOFAR无线电数据（蓝色）。各个星系团可以清楚地识别出来，但是由1000万光年长的磁场连接起来的相对论电子射电桥令人难以置信。一个重要的教训是，星系团中的主要气体群体是在星系团内的介质中，而不是星系本身：就像星系团内的整体质量一样。
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：DSS 和 Pan-STARRS1（光学）、XMM-Newton（X 射线）、PLANCK 卫星（yparameter）、F. Govoni、M. Murgia、INAF
但是我们有正确的速度吗？也许不是。
这个四面板动画显示了潘多拉星系团Abell 2744中存在的各个星系，以及来自钱德拉的X射线数据（红色）和由引力透镜数据（蓝色）构建的透镜图。X射线和透镜图之间的不匹配，如在各种发射X射线的星系团中显示的那样，是支持暗物质存在的最强指标之一。子弹星团以及其他星系团也表现出类似的特征。
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：X 射线：NASA/CXC/ITA/INAF/J.Merten 等人，镜头：NASA/STScI;NAOJ/斯巴鲁;ESO/VLT，光学：NASA/STScI/R.Dupke;动画制作：E. Siegel
大多数集群碰撞都是正面看到的：垂直于我们的视线。
子弹星团是 38 亿年前在位于 ~37 亿光年外的太空区域发生的星系团碰撞的后果，代表了暗物质存在的非常有力的证据。如果没有暗物质的存在，引力效应（蓝色，通过引力透镜重建）与大多数正常物质（粉红色，由钱德拉的X射线能力揭示）的位置的分离是很难解释的。
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：NASA/CXC/M. Weiss
但其他一些是正面观察的：就像从后面观看碰撞一样。
MACS J0717.5+3745的全场图像显示了大星系团内四个独立子星系团中的数千个星系。蓝色等值线显示了引力透镜效应对背景物体的推断质量分布。此图中未显示的是 X 射线数据，它显示了 X 射线发射气体之间的偏移，前者追踪正态物质分布，后者绘制出总质量，包括暗物质。这种集群碰撞主要沿着视线发生，解释了其明显的混乱。
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：NASA、ESA、D. Harvey（瑞士洛桑联邦理工学院）、R. Massey（英国杜伦大学）、Harald Ebeling（夏威夷大学马诺阿分校）和Jean-Paul Kneib（LAM）
一个有趣的测试用例是 MACS J0018.5+1626 。
这幅插图显示了碰撞的星系团MACS J0018.5，尽管旋转起来看起来像我们正面观察时看到的，而不是正面看到的。暗物质以蓝色显示，在气体之前航行，而热气体减慢并表现出冲击，以橙色显示。
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：W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko
它沿着视线发生碰撞，产生 广泛的X射线和无线电发射 。
相撞星系团MACS J0018.5+1626的X射线数据，如彩色所示，也发射出无线电信号，如轮廓所示。这是两个星系团之间正面碰撞的一个例子，总质量超过一万亿太阳质量。
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：G. Giovannini 等人，天文学与天体物理学，2020 年
我们可以通过 动力学 Sunyaev-Zel'dovick 效应 通过 CMB 加热来测量这些运动。
普朗克卫星在小角尺度上对CMB温度的测量可以揭示由物体运动引起的数十微开尔文对温度的增强或抑制：动力学Sunyaev-Zel'dovich效应。我们可以对单个星系团以及碰撞星系团进行测量，并确定其中物质的运动。
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：Websky Simulations
尽管存在冲击，但 碰撞速度仅为 ~3000 km/s ，或光速的 1%。
左列显示了MACS J0018.5内单个星系（顶部）和星系团内介质（底部）的相对运动，而右列显示了投影总质量（顶部）和星系团内介质（底部）的光学深度。这种碰撞的正面性质使其具有独特的信息量。
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：E.M. Silich 等人，ApJ，2024 年
新颖的模拟表明 ，正常物质的分离比以前认识到的要早得多。
在经历了冲击、湍流和摩擦效应后，正常物质甚至在 早期 就落后于暗物质。
两个碰撞星系团的模拟，以不同的颜色展示正常物质和暗物质。从2007年开始的左侧模拟意味着巨大的碰撞速度。2024 年（右图）的更现代的相机显示了大约一半的速度，同时再现了观察到的相同冲击特征。
来源
：NASA/CXC/M.Weiss（左）、WM 凯克天文台/亚当·马卡连科（右）
MACS J0018.5+1626的正面性质揭示了正常物质和暗物质的速度。
尽管碰撞簇MACS J0018.5对于一对碰撞簇来说非常快，但它仍然比早期对像子弹簇这样的簇速度的估计要慢得多。由于产生这些观测到的X射线（和无线电）特征所需的相对速度较低，我们共识宇宙学的一个难题现在已经解决了。
图片来源
：E.M. Silich 等人，ApJ，2024 年
较慢的碰撞速度，加上全面的气体效应，与ΛCDM宇宙学相符。
这些动画显示了星簇内介质的模拟演化和暗物质彼此解耦的速度，以及总密度、气体密度和气体温度。变化的角度显示了 DM 与气体速度偶极子在整个碰撞过程中是如何错位的。
图片来源
：E.M. Silich 等人，ApJ，2024 年
