Hubbles syn på den enorme galakse-klyngen MACS J0717.5 + 3745. Kreditt:
NASA, ESA, Harald Ebeling (University of Hawaii at Manoa) & Jean-Paul Kneib (LAM)
Tidligere i år klarte astronomer som bruker Hubble-romteleskopet å identifisere en slank glødetråd av mørk materie som så ut til å binde et par fjerne galakser sammen. Nå er det funnet et nytt glødetråd, og forskere a har kunnet produsere et 3D-visning av glødetråden, første gang noensinne at den vanskelige å oppdage mørk materie har vært i stand til å måles i en slik detalj. Resultatene deres antyder at glødetråden har en høy masse, og ifølge forskerne, at hvis disse målingene er representative for resten av universet, kan disse strukturene inneholde mer enn halvparten av all massen i universet.
Mørk materie antas å ha vært en del av universet helt fra begynnelsen, en rest fra Big Bang som skapte ryggraden for den store skalaen til universet.
"Filmer av det kosmiske nettet er enormt utvidet og veldig diffuse, noe som gjør dem ekstremt vanskelige å oppdage, enn si å studere i 3D," sa Mathilde Jauzac, fra Laboratoire d'Astrophysique de Marseille i Frankrike og University of KwaZulu-Natal, i Sør Africa, hovedforfatter av studien.
Teamet kombinerte høyoppløselige bilder av regionen rundt den massive galakse-klyngen MACS J0717.5 + 3745 (eller MACS J0717 for kort) - en av de mest massive galakse-klyngene som er kjent - og fant filamentet strekker seg omtrent 60 millioner lysår fra klyngen.
Teamet sa at observasjonene deres gir det første direkte glimt av formen til stillasene som gir universet sin struktur. De brukte Hubble, NAOJs Subaru-teleskop og Canada-Frankrike-Hawaii-teleskopet, med spektroskopiske data om galaksene i det fra WM Keck-observatoriet og Gemini-observatoriet. Ved å analysere disse observasjonene sammen, får du en fullstendig oversikt over glødetrådenes form når den strekker seg ut fra galakse-klyngen nesten langs vår siktlinje.
Teamet detaljert sin "oppskrift" for å studere den store, men diffuse glødetråden. .
Første ingrediens: Et lovende mål. Teorier om kosmisk evolusjon antyder at galakse-klynger dannes der filamenter av den kosmiske banen møtes, og filamentene sakte trakterer materien inn i klyngene. "Fra vårt tidligere arbeid med MACS J0717, visste vi at denne klyngen vokser aktivt, og dermed er et hovedmål for en detaljert studie av det kosmiske nettet," forklarer medforfatter Harald Ebeling (University of Hawaii i Manoa, USA), som ledet teamet som oppdaget MACS J0717 for nesten et tiår siden.
Andre ingrediens: Avanserte linseteknikker for gravitasjon. Albert Einsteins berømte teori om generell relativitet sier at lysets vei er bøyd når den passerer gjennom eller i nærheten av gjenstander med en stor masse. Filmer av den kosmiske banen består i stor grad av mørk materie [2] som ikke kan sees direkte, men massen deres er nok til å bøye lyset og forvrenge bildene av galakser i bakgrunnen, i en prosess som kalles gravitasjonslinsing. Teamet har utviklet nye verktøy for å konvertere bildeforvrengninger til et massekart.
Tredje ingrediens: Bilder med høy oppløsning. Gravitasjonslinsing er et subtilt fenomen, og å studere den trenger detaljerte bilder. Hubble-observasjoner lar teamet studere den nøyaktige deformasjonen i formen til en rekke lensede galakser. Dette avslører igjen hvor den skjulte glødetråden er plassert. "Utfordringen," forklarer medforfatter Jean-Paul Kneib (LAM, Frankrike), "var å finne en modell av klyngens form som passet til alle linsefunksjonene som vi observerte."
Til slutt: Målinger av avstander og bevegelser. Hubbles observasjoner av klyngen gir det beste todimensjonale kartet ennå av et glødetråd, men for å se formen i 3D krevde det ytterligere observasjoner. Fargebilder [3], så vel som galakshastigheter målt med spektrometre [4], ved hjelp av data fra Subaru, CFHT, WM Keck og Gemini North-teleskopene (alle på Mauna Kea, Hawaii), gjorde det mulig for teamet å lokalisere tusenvis av galakser i glødetråden og for å oppdage bevegelsene til mange av dem.
En modell som kombinerte posisjons- og hastighetsinformasjon for alle disse galaksene ble konstruert og dette avslørte deretter 3D-formen og orienteringen til filamentstrukturen. Som et resultat var teamet i stand til å måle de sanne egenskapene til denne unnvikende glødetrådstrukturen uten usikkerhet og skjevheter som kommer fra å projisere strukturen på to dimensjoner, som er vanlig i slike analyser.
Resultatene oppnådd skyver grensene for spådommer laget av teoretisk arbeid og numeriske simuleringer av det kosmiske nettet. Med en lengde på minst 60 millioner lysår er glødetråden MACS J0717 ekstrem selv på astronomiske skalaer. Og hvis dets masseinnhold som målt av teamet, kan antas å være representativt for filamenter i nærheten av gigantiske klynger, kan disse diffuse koblingene mellom nodene på den kosmiske banen inneholde enda mer masse (i form av mørk materie) enn teoretikere forutså.
Mer info i denne ESA HubbleCast-videoen:
Kilde: ESA Hubble
