星係由兩種物質組成：暗物質和普通物質。暗物質分佈在星系周圍的巨大結構–光環中，普通物質則主要存在於大多數恆星所在的中心區域。暗物質約佔宇宙總物質的85%。普通物質透過吸收、反射和發射與光相互作用，而暗物質則不同，它是不可見的，這給直接觀測暗物質帶來了挑戰。暗物質的存在是透過它對可見物質（如恆星、行星和各種天體）的引力影響來推斷的。

星系影像，左側為恆星部分，右側（負片）為星系光環中的暗物質。資料來源：Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) / EAGLE 團隊

傳統上對星系演化的觀測研究主要集中在普通物質的作用上，儘管普通物質只占星系質量的一小部分。幾十年來，人們一直在理論上預測暗物質對星系演化的影響。然而，儘管做了很多努力，人們對此並沒有明確的共識。

現在，由IAC團隊領導的研究首次透過觀測證實了暗物質對星系演化的影響。暗物質對星系的影響顯而易見，因為我們可以測量它，但暗物質對星系演化的影響是有人提出的，儘管我們沒有觀測到研究它的技術。

為了研究暗物質的影響，研究小組集中研究了星系中恆星的質量與從其旋轉中可以推斷的質量（稱為總動力質量）之間的差異。研究結果表明，恆星的年齡、金屬含量、形態、角動量和形成速度不僅取決於這些恆星的質量，還取決於總質量，這意味著要把暗物質成分包括在內，而暗物質成分符合對光環質量的估計。

「我們看到，在恆星質量相等的星系中，恆星群的表現會因星系光環中暗物質的多寡而不同，換句話說，星系從形成到現在的演化過程會因星系所處的光環而改變。 “文章合著者之一、IAC 研究員伊格納西奧-馬丁-納瓦羅（Ignacio Martín Navarro）補充說：”如果星系所處的光環質量較大或較小，那麼星系隨時間的演化就會不同，這將反映在星系所含恆星的性質上。”

今後，研究小組計劃對距離銀河系中心不同距離的恆星群進行測量，並證明恆星的特性對暗物質暈的依賴是否在所有半徑範圍內都保持不變。研究的下一步將是研究暗物質暈與宇宙大尺度結構之間的關係。

這些暗物質光環並不是單獨產生的，它們由細絲連接起來，構成了大尺度結構的一部分，被稱為’宇宙網’。光環的質量似乎改變了星系的屬性，但這可能是每個光環在宇宙網中所處位置的結果。在未來幾年裡，希望能夠看到這種大尺度結構在我們所研究的範圍內所產生的影響。

這項研究是基於卡拉阿托遺留整體場區（CALIFA）的260個星系進行的，卡拉阿托遺留整體場區是一個國際項目，在文章的另一位合著者赫蘇斯-法爾孔-巴羅佐（Jesús Falcón Barroso）的協調下，IAC積極參與了該計畫。他說：「這項調查提供了光譜資訊和前所未有的星系空間覆蓋範圍。我們對這些星系進行了高分辨率觀測，獲得了它們運動特性的詳細測量數據，這使我們能夠非常精確地研究恆星的運動，從而推斷出星系的總質量。”

編譯自: ScitechDaily