追踪宇宙中的质量与光：暗物质在哪里？

宇宙中的质量是如何分布的？它与光和恒星的分布相比如何？我们通过检查由弱引力透镜观测确定的质量分布以及围绕 $>10^5$ 个 SDSS MaxBCG 星系群和星系团的星光，作为环境和尺度的函数，从星系团深处到 $22 h^{-1}$ Mpc 的大宇宙尺度，来回答这些问题。观测到的累积质光比剖面 $M/L (< r)$ 在小尺度上上升，反映了星系团中心亮星系 $M/L$ 的增加，然后在 $\sim 300 h^{-1}$ kpc 以上的尺度上趋于近乎恒定的比率，在此尺度上光在所有尺度和所有环境中都跟随质量。$M/L (r)$ 随尺度略微减小的趋势被证明与遵循形态 - 密度关系变化的恒星种群一致。这表明，尽管恒星仅占总质量的百分之几，但它们能极好地示踪质量。我们确定了恒星质量分数，发现其在 $\sim 300 h^{-1}$ kpc 以上的所有尺度上几乎恒定，$M_{*}/M_{tot} \simeq 1.0\pm0.4\%$。我们进一步提出，宇宙中的大部分暗物质位于单个星系的大晕中（对于 $L^{*}$ 星系约为 $\sim 300$ kpc）；我们表明，整个 $M/L (r)$ 剖面——从星系群和星系团到大尺度结构——都可以由单个星系的总质量（其晕可能被剥离但仍保留在星系团中）加上气体来解释。我们利用大尺度上观测到的质光比来确定宇宙的质量密度：$\Omega_{m} = 0.24 \pm 0.02 \times b_{M/L}^{2} = 0.26 \pm 0.02.$