Ved å bruke Hubbles Advanced Camera for Surveys har astronomer kunnet kartlegge usynlig mørk materie i en fjern galakse, noe som gjorde det mulig for dem å lage et av de skarpeste og mest detaljerte kartene over mørk materie i universet. Å lete etter usynlig og ubestemmelig sak er en vanskelig jobb, men en som astronomer har prøvd å gjøre i over et tiår. Dette nye kartet kan også gi ledetråder om andre mystiske ting i universet - mørk energi - og hvilken rolle det spilte i universets tidlige formative år.
Et team ledet av Dan Coe ved JPL brukte Hubble til å se på Abell 1689, som ligger 2,2 milliarder lysår unna. Klyngens tyngdekraft, som for det meste kommer fra mørk materie, fungerer som et kosmisk forstørrelsesglass, bøyer og forsterker lyset fra fjerne galakser bak seg. Denne effekten, kalt gravitasjonslinsering, gir flere, skjevt og forstørrede bilder av galaksene, slik at galaksen ser forvrengt og uklar. Ved å studere de forvrengte bildene estimerte astronomene mengden av mørk materie i klyngen. Hvis klyngens tyngdekraft bare kom fra de synlige galaksene, ville linseforvrengningene være mye svakere.
Det de fant antyder at galakse-klynger kan ha dannet seg tidligere enn forventet, før skyvet av mørk energi hemmet veksten deres.
Mørk energi skyver galakser fra hverandre ved å strekke rommet mellom dem og derved undertrykke dannelsen av gigantiske strukturer kalt galakse klynger. En måte astronomer kan undersøke denne urbane dragkampen er ved å kartlegge fordelingen av mørk materie i klynger.
"Bildene med linser er som et stort puslespill," sa Coe. "Her har vi funnet ut for første gang en måte å arrangere massen til Abell 1689 slik at den linser alle disse bakgrunnsgalakser til deres observerte posisjoner." Coe brukte denne informasjonen til å produsere et kart med høyere oppløsning av klyngens mørkstofffordeling enn det som var mulig før.
Basert på deres massekart med høyere oppløsning, bekrefter Coe og hans samarbeidspartnere tidligere resultater som viser at kjernen i Abell 1689 er mye tettere i mørk materie enn forventet for en klynge av dens størrelse, basert på datasimuleringer av strukturvekst. Abell 1689 slutter seg til en håndfull andre godt studerte klynger som har lignende tette kjerner. Funnet er overraskende, fordi dyttet av mørk energi tidlig i universets historie ville ha forvirret veksten av alle galakse klynger.
"Galaxy-klynger måtte derfor ha begynt å danne milliarder av år tidligere for å bygge opp til tallene vi ser i dag," sa Coe. ”Tidligere var universet mindre og tettere spekket med mørk materie. Abell 1689 ser ut til å ha blitt godt matet ved fødselen av den tette materien som omgir den i det tidlige universet. Klyngen har båret denne løsvekten gjennom voksenlivet til å vises slik vi ser den i dag. ”
Astronomer planlegger å studere flere klynger for å bekrefte mulig innflytelse av mørk energi. Et stort Hubble-program som vil analysere mørk materie i gigantiske galakse-klynger er Cluster Lensing og Supernova-undersøkelsen med Hubble (CLASH). I denne undersøkelsen vil teleskopet studere 25 klynger i totalt en måned i løpet av de neste tre årene. CLASH-klyngene ble valgt på grunn av deres sterke røntgenutslipp, noe som indikerer at de inneholder store mengder varm gass. Denne overfloden betyr at klyngene er ekstremt massive. Ved å observere disse klyngene vil astronomer kartlegge fordelingen av mørk materie og se etter mer avgjørende bevis for tidlig klyngedannelse, og muligens tidlig mørk energi.
