位力質量

假設你看到一群人在一個圍著柵欄的院子裡跑來跑去，誰也跑不出去。從他們跑得多快、院子有多大，再用一點物理，你就能推算出柵欄得多結實才能把他們關住。對一個星系團或球狀星團來說，並沒有柵欄——只有重力把它聚在一起——但同樣的邏輯成立。測出成員運動得多快、彼此相距多遠，你就能推斷出那提供束縛重力的總質量。這推斷出的質量，就是位力質量。

背後的工具是位力定理，一條來自經典力學的結果。對一個穩定的、由重力束縛、既不塌縮也不飛散的系統，它把運動的平均動能與重力位能聯繫起來：大致是，兩倍動能等於負的位能。化成一個實用配方，質量約為 M ≈（速度彌散的平方乘以尺度）除以重力常數 G。所以只要能測出星系運動多快（速度彌散）以及星系團的半徑，就能得到它的總質量——完全不需要光。

位力質量正是天文學家僅憑運動來「秤量」星系團的辦法，而結果總是遠大於一切發光物質的質量。看得見的恆星加上熾熱的 X 射線氣體，加起來也只佔一小部分；其餘是暗物質。這方法的弱點在它的關鍵假設——系統已弛豫、處於平衡。一個被逮到正在碰撞中的星系團（如子彈星系團）違反了這一點，這正是來自重力透鏡的獨立質量測量作為交叉檢驗如此寶貴的原因。