在宇宙学中，暗物质(dark matter)又称为暗质，是指无法通过电磁波的观测进行研究，也就是不与电磁力产生作用的物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知，而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。
美国航空航天局和欧洲航天局使用哈勃空间望远镜以及地面天文台观测到仙女座星系的细节图像，透露出前所未有的关于仙女座星系奥秘。显示出星系内部的恒星分布以及星系盘得具体结构，而从部分恒星周围的光环可以看出，曾经在仙女座星系旁有一个较小的星系，这个伴星系在仙女座星系强大的引力作用下被撕扯得四分五裂，逐渐形成了一个恒星环带。在这些散落的恒星附近，存在较大的暗物质分布区域。
仙女座星系也称为梅西耶31(M31星系)，哈勃空间望远镜先进的巡天相机拍摄仙女座星系的特写图像。但是，最强大功能的望远镜都不能拍摄到出星系内部的单个恒星。对于仙女座星系的观测图像而言(图1)：在仙女星系盘边缘分布的恒星(A点)，以及仙女星系主结构的图像下方存在一个远古时期被引力肢解的的小星系残骸(较暗的B点)，在这个残骸左边，也就是图像的左下方位置(C和D点)，分布着较为稀疏的恒星，这个区域同样位于仙女座星系的星系晕内，而这片天区就是科学家认为存在大量暗物质的地方，也将对星系的自转产生影响。
图像显示
出仙女座星系的星系晕，其是由一些球形星团以及较为古老的恒星构成，形成了一个庞大的球形宇宙空间，而对于一般的螺旋星系而言，基本都有从星系中央延伸星系盘一直延伸到外部宇宙空间的星系晕结构。而对仙女座星系的星系晕进行观测的过程中，则发现在外层星系光环上分布着较少的恒星，通过对这个现象的研究以及结合仙女座星系的自转速率分析，在这个光环附近存在着大量的暗物质。
然而，对于仙女座星系而言，空间观测与地面观测相比，有着非常大的优势。而拍摄仙女座星系的清晰图像具备以下两个因素：首先哈勃空间望远镜位于环绕地球轨道上，能减少大气的干扰;其次，仙女座星系作为银河系的近邻，比其他螺旋星系都要近，甚至可以在一个非常昏暗的夜晚用肉眼看到;最后，仙女座星系周围并不像某些螺旋星系那样显得非常的拥挤，恒星之间相距太近将使得望远镜很难将其彼此分开。
哈勃对仙女座星系的观测产生的图像提供了一个对螺旋星系而言完全不同的角度。同时，在哈勃的图像中也发现，该星系的一个主要特点是其恒星与恒星之间存在巨大的空隙，这种空洞也在其他星系中被观测到。同时图像中也存在前景星系和背景星系，也就是说，在图像上星系的分布是具有前后距离感的，不仅能了解目标
星系的特征，同时也揭示出遥远的背景星系的情况。
这些观测则有美国宇航局哈勃观测小组与欧洲空间局科学家共同完成，在暗能量的作用下，仙女座星系的自转速率呈现某种特定的波动，而这种波动可以通过观测星系中的恒星间接地推测出，观测范围也可以有一个较大的覆盖面，例如星系中的主序星，即像太阳这个阶段的恒星，更加明亮的天琴RR型变星，其存在于星系中球状星团中，也可以称为短周期变星。通过对这些天体相关参数的测量，还可以推演出仙女座星系内部部分恒星的年龄以及化学组成。
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