Используя расширенную камеру Хаббла для исследований, астрономы смогли нанести на карту невидимую темную материю в далекой галактике, что позволило им создать одну из самых четких и подробных карт темной материи во вселенной. Поиск невидимой и неопределенной материи - трудная работа, но астрономы пытаются это делать уже более десяти лет. Эта новая карта также может дать подсказки о других таинственных вещах во вселенной - темной энергии - и о том, какую роль она сыграла в ранние годы становления вселенной.
Команда во главе с Дэном Коу из JPL использовала Хаббла, чтобы посмотреть на Абель 1689, расположенный на расстоянии 2,2 миллиарда световых лет. Гравитация скопления, которая в основном исходит от темной материи, действует как космическое увеличительное стекло, изгибая и усиливая свет от далеких галактик позади него. Этот эффект, называемый гравитационным линзированием, создает множество искаженных и сильно увеличенных изображений этих галактик, делая галактики выглядящими искаженными и размытыми. Изучая искаженные изображения, астрономы оценили количество темной материи в скоплении. Если бы сила тяжести скопления исходила только от видимых галактик, искажения линз были бы намного слабее.
То, что они обнаружили, позволяет предположить, что скопления галактик могли сформироваться раньше, чем ожидалось, до того, как выброс темной энергии затормозил их рост.
Темная энергия раздвигает галактики друг от друга, растягивая пространство между ними, тем самым подавляя образование гигантских структур, называемых скоплениями галактик. Один из способов, которым астрономы могут исследовать этот первобытный перетягивание каната, - составить карту распределения темной материи в скоплениях.
«Объективные изображения похожи на большую головоломку», - сказал Коу. «Здесь мы впервые нашли способ упорядочить массу Абеля 1689 года так, чтобы он линзировал все эти фоновые галактики в их наблюдаемые положения». Коу использовал эту информацию для создания карты распределения темной материи в кластере с более высоким разрешением, чем это было возможно раньше.
Основываясь на своей карте масс с более высоким разрешением, Коу и его сотрудники подтверждают предыдущие результаты, показывающие, что ядро Abell 1689 намного плотнее в темной материи, чем ожидалось для кластера его размера, на основе компьютерного моделирования роста структуры. Abell 1689 объединяет несколько других хорошо изученных кластеров, имеющих одинаково плотные ядра. Открытие удивительно, потому что толчок темной энергии в начале истории Вселенной задержал бы рост всех скоплений галактик.
«Поэтому галактические кластеры должны были бы начать формироваться на миллиарды лет раньше, чтобы соответствовать тем показателям, которые мы наблюдаем сегодня», - сказал Коу. «Раньше Вселенная была меньше и плотнее заполнена темной материей. Abell 1689, похоже, при рождении хорошо питался плотной материей, окружавшей его в ранней вселенной. Кластер перенес всю эту массу через всю свою взрослую жизнь, чтобы появиться так, как мы наблюдаем сегодня ».
Астрономы планируют изучить больше кластеров, чтобы подтвердить возможное влияние темной энергии. Основной программой Хаббла, которая будет анализировать темную материю в гигантских скоплениях галактик, является обзор кластерного лицензирования и сверхновых с помощью Хаббла (CLASH). В этом обзоре телескоп будет изучать 25 кластеров в течение одного месяца в течение следующих трех лет. Кластеры CLASH были выбраны из-за их сильного рентгеновского излучения, что указывает на то, что они содержат большое количество горячего газа. Это изобилие означает, что скопления чрезвычайно массивны. Наблюдая за этими скоплениями, астрономы будут составлять карту распределения темной материи и искать более убедительные доказательства раннего образования скоплений и, возможно, ранней темной энергии.
