當星系團碰撞時，一些有趣的事情發生了。
碰撞星系團「El Gordo」是可觀測宇宙中已知的最大的星系團，當星系團碰撞時，暗物質和正常物質分離的證據相同，就像在其他碰撞星團中看到的那樣。如果僅憑普通物質來解釋重力，那麽它的影響必須是非局域的：在質素/物質不存在的地方發現了重力。
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：NASA、ESA、J. Jee（加利福尼亞大學戴維斯分校）、J. Hughes（羅格斯大學）、F. Menanteau（羅格斯大學和伊利諾大學厄巴納-香檳分校）、C. Sifon（萊頓大學）、R. Mandelbum（卡內基梅隆大學）、L. Barrientos（智利天主教大學）和 K. Ng（加利福尼亞大學戴維斯分校）
各個星系和無碰撞的暗物質只是簡單地穿過彼此，沒有受到傷害。
這張哈伯太空望遠鏡拍攝的星系團Abell 1689的影像透過重力透鏡效應重建了其質素分布，該地圖以藍色覆蓋在光學影像的頂部。如果一個主要的相互作用可以將星系團內介質中的氣體與星系的位置分開，那麽暗物質的存在就可以受到考驗。碰撞前和碰撞後星團之間的差異是得出以下結論的關鍵證據：暗物質是我們在宇宙中觀察到的主要解釋。
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：NASA、ESA、E. Jurlo（噴射推進實驗室）、P. Natarajan（耶魯大學）和 J.-P.Kneib （Laboratoire d'Astrophysique de Marseille， CNRS， 法國）; 致謝：H. Ford 和 N. Benetiz（約翰霍普金斯大學）和 T. Broadhurst（特拉維夫大學）
但是每個簇內的氣體會碰撞、加熱並減慢速度。
透過結合來自紅外JWST和X射線敏感的錢德拉太空天文台的潘朵拉星系Abell 2744的數據，科學家們能夠辨識出許多透鏡狀星系，包括一個在宇宙歷史的早期就發射大量X射線的星系，盡管紫外線/光學/紅外光極少。這個「超大」的黑洞掌握著關於黑洞形成和增長的關鍵資訊。
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：X 射線：NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán;紅外：NASA/ESA/CSA/STScI;影像處理：NASA/CXC/SAO/L. Frattare & K. Arcand;動畫：E. Siegel
這在發光氣體和總質素的重力效應之間創造了一個觀察到的分離。
各種碰撞星系團的X射線（粉紅色）和整體物質（藍色）圖顯示了正常物質和重力效應之間的明顯分離，這是暗物質的一些最有力證據。X射線有兩種類別，軟射線（低能量）和硬射線（高能量），其中星系碰撞產生的溫度範圍從幾十萬度到~1億K不等。同時，重力效應（藍色）從質素的位置與正常物質（粉紅色）相移位的事實表明暗物質必須存在。沒有暗物質，這些觀測結果（以及許多其他觀測結果）就無法得到充分解釋。
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：美國太空總署、歐洲航天局、D. Harvey（瑞士洛桑聯邦理工學院;英國愛丁堡大學）、R. Massey（英國杜倫大學）、T. Kitching（英國倫敦大學學院）以及 A. Taylor 和 E. Tittley（英國愛丁堡大學）
在一些碰撞星團中，推斷出的速度非常快： 對於現代宇宙學來說，可以說太快 了。
碰撞星系團Abell 399和Abell 401的全尺寸影像顯示了X射線數據（紅色），普朗克微波數據（黃色）和LOFAR無線電數據（藍色）。各個星系團可以清楚地辨識出來，但是由1000萬光年長的磁場連線起來的相對論電子射電橋令人難以置信。一個重要的教訓是，星系團中的主要氣體群體是在星系團內的介質中，而不是星系本身：就像星系團內的整體質素一樣。
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：DSS 和 Pan-STARRS1（光學）、XMM-Newton（X 射線）、PLANCK 衛星（yparameter）、F. Govoni、M. Murgia、INAF
但是我們有正確的速度嗎？也許不是。
這個四面板動畫顯示了潘朵拉星系團Abell 2744中存在的各個星系，以及來自錢德拉的X射線數據（紅色）和由重力透鏡數據（藍色）構建的透鏡圖。X射線和透鏡圖之間的不匹配，如在各種發射X射線的星系團中顯示的那樣，是支持暗物質存在的最強指標之一。子彈星團以及其他星系團也表現出類似的特征。
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：X 射線：NASA/CXC/ITA/INAF/J.Merten 等人，鏡頭：NASA/STScI;NAOJ/斯巴魯;ESO/VLT，光學：NASA/STScI/R.Dupke;動畫制作：E. Siegel
大多數集群碰撞都是正面看到的：垂直於我們的視線。
子彈星團是 38 億年前在位於 ~37 億光年外的太空區域發生的星系團碰撞的後果，代表了暗物質存在的非常有力的證據。如果沒有暗物質的存在，重力效應（藍色，透過重力透鏡重建）與大多數正常物質（粉紅色，由錢德拉的X射線能力揭示）的位置的分離是很難解釋的。
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：NASA/CXC/M. Weiss
但其他一些是正面觀察的：就像從後面觀看碰撞一樣。
MACS J0717.5+3745的全場影像顯示了大星系團內四個獨立子星系團中的數千個星系。藍色等值線顯示了重力透鏡效應對背景物體的推斷質素分布。此圖中未顯示的是 X 射線數據，它顯示了 X 射線發射氣體之間的偏移，前者追蹤正態物質分布，後者繪制出總質素，包括暗物質。這種集群碰撞主要沿著視線發生，解釋了其明顯的混亂。
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：NASA、ESA、D. Harvey（瑞士洛桑聯邦理工學院）、R. Massey（英國杜倫大學）、Harald Ebeling（夏威夷大學馬路亞分校）和Jean-Paul Kneib（LAM）
一個有趣的測試用例是 MACS J0018.5+1626 。
這幅插圖顯示了碰撞的星系團MACS J0018.5，盡管旋轉起來看起來像我們正面觀察時看到的，而不是正面看到的。暗物質以藍色顯示，在氣體之前航行，而熱氣體減慢並表現出沖擊，以橙色顯示。
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：W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko
它沿著視線發生碰撞，產生 廣泛的X射線和無線電發射 。
相撞星系團MACS J0018.5+1626的X射線數據，如彩色所示，也發射出無線電訊號，如輪廓所示。這是兩個星系團之間正面碰撞的一個例子，總質素超過一萬億太陽質素。
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：G. Giovannini 等人，天文學與天體物理學，2020 年
我們可以透過 動力學 Sunyaev-Zel'dovick 效應 透過 CMB 加熱來測量這些運動。
普朗克衛星在小角尺度上對CMB溫度的測量可以揭示由物體運動引起的數十微克耳文對溫度的增強或抑制：動力學Sunyaev-Zel'dovich效應。我們可以對單個星系團以及碰撞星系團進行測量，並確定其中物質的運動。
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：Websky Simulations
盡管存在沖擊，但 碰撞速度僅為 ~3000 km/s ，或光速的 1%。
左列顯示了MACS J0018.5內單個星系（頂部）和星系團內介質（底部）的相對運動，而右列顯示了投影總質素（頂部）和星系團內介質（底部）的光學深度。這種碰撞的正面性質使其具有獨特的資訊量。
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：E.M. Silich 等人，ApJ，2024 年
新穎的模擬表明 ，正常物質的分離比以前認識到的要早得多。
在經歷了沖擊、亂流和摩擦效應後，正常物質甚至在 早期 就落後於暗物質。
兩個碰撞星系團的模擬，以不同的顏色展示正常物質和暗物質。從2007年開始的左側模擬意味著巨大的碰撞速度。2024 年（右圖）的更現代的相機顯示了大約一半的速度，同時再現了觀察到的相同沖擊特征。
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：NASA/CXC/M.Weiss（左）、WM 凱克天文台/亞當·馬卡連科（右）
MACS J0018.5+1626的正面性質揭示了正常物質和暗物質的速度。
盡管碰撞簇MACS J0018.5對於一對碰撞簇來說非常快，但它仍然比早期對像子彈簇這樣的簇速度的估計要慢得多。由於產生這些觀測到的X射線（和無線電）特征所需的相對速度較低，我們共識宇宙學的一個難題現在已經解決了。
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：E.M. Silich 等人，ApJ，2024 年
較慢的碰撞速度，加上全面的氣體效應，與ΛCDM宇宙學相符。
這些動畫顯示了星簇內介質的模擬演化和暗物質彼此解耦的速度，以及總密度、氣體密度和氣體溫度。變化的角度顯示了 DM 與氣體速度偶極子在整個碰撞過程中是如何錯位的。
圖片來源
：E.M. Silich 等人，ApJ，2024 年
