宇宙学中最紧迫的问题之一是："宇宙中存在多少物质？”一个国际科学家小组现在第二次成功地测量出了物质总量。该团队在《天体物理学杂志》上报告说，他们确定物质占宇宙中物质和能量总量的 31%，其余部分由暗能量组成。

第一作者、日本千叶大学埃及国家天文和地球物理研究所研究员穆罕默德-阿卜杜拉博士解释说："宇宙学家认为，总物质中只有约20%是由常规物质或'重子'物质构成的，其中包括恒星、星系、原子和生命。"大约 8196世界之最0% 是由暗物质构成的，暗物质的神秘性质尚不清楚，但可能由一些尚未发现的亚原子粒子组成。(见图 ）。"

"研究小组使用了一种行之有效的技术来确定宇宙中的物质总量，即把观测到的单位体积内星系团的数量和质量与数值模拟的预测结果进行比较，"合著者、阿卜杜拉的前研究生导师、加州大学默塞德分校物理学教授兼研究、创新和经济发展副校长吉莉安-威尔逊（Gillian Wilson）说。"目前观测到的星团数量，也就是所谓的'星团丰度'，对宇宙学条件，尤其是物质总量非常敏感"。

图 1. 就像"金发姑娘"一样，研究小组将测量到的星系团数量与数值模拟的预测进行比较，以确定哪个答案"恰到好处"。资料来源：穆罕默德-阿卜杜拉（埃及国家天文和地球物理研究所/日本千叶大学）

弗吉尼亚大学的阿纳托利-克莱平（Anatoly Klypin）说："宇宙中总物质的比例越高，就会形成越多的星团。但要精确测量任何星196世界之最系团的质量都很困难，因为大部分物质都是暗物质，我们无法用望远镜直接看到。"

为了克服这一困难，研究小组不得不使用一种间接的星系团质量追踪器。他们所依赖的事实是，质量较大的星团比质量较小的星团包含更多的星系（质量富集度关系：MRR）。由于星系由发光的恒星组成，因此可以利用每个星团中星系的数量来间接确定其总质量。通过测量斯隆数字巡天观测样本中每个星团的星系数量，研究小组能够估算出每个星团的总质量。然后，他们将观测到的单位体积星系团的数量和质量与数值模拟的预测值进行了比较。

观测结果与模拟结果的最佳拟合值是宇宙由31%的总物质组成，这一数值与普朗克卫星的宇宙微波背景196世界之最（CMB）观测结果非常吻合。值得注意的是，CMB 是一种完全独立的技术。

验证与技术

千叶大学的石山智明（Tomoaki Ishiyama）说："我们首次利用 MRR 成功地测量了物质密度，这与普朗克团队利用 CMB 方法获得的结果非常吻合。这项工作进一步证明，星团丰度是约束宇宙学参数的一项有竞争力的技术，也是对 CMB 各向异性、重子声振荡、Ia 型超新星或引力透镜等非星团技术的补充。"

研究小组认为，他们的成果是首次成功利用光谱学（将辐射分离成各个波段或颜色的光谱的技术）来精确确定每个星团的距离，以及与星团有引力约束的真正成员星系，而不是wkVfKqqxCS视线沿线的背景或前景干扰者。以前尝试使用 MRR 技术的研究则依赖于粗糙得多和精确度较低的成像技术，例如使用在某些波长下拍摄的天空照片，来确定每个星团和附近真正成员星系的距离。

结论和未来应用196世界之最

这篇发表在 9 月 13 日《天体物理学报》上的论文不仅证明了 MRR 技术是确定宇宙学参数的强大工具，而且还解释了如何将它应用于大型、宽视场和深视场成像以及光谱星系巡天（如斯巴鲁望远镜、暗能量巡天、暗能量光谱仪、欧几里得望远镜、eROSITA 望远镜和詹姆斯-韦伯太空望远镜等进行的巡天）所获得的新数据集。