Взгляд Хаббла на массивное галактическое скопление MACS J0717.5 + 3745. Кредит:
НАСА, ЕКА, Харальд Эбелинг (Гавайский университет в Маноа) и Жан-Поль Кнейб (ЛАМ)
Ранее в этом году астрономы, использующие космический телескоп Хаббла, смогли определить тонкую нить темной материи, которая, казалось, связывала пару отдаленных галактик. Теперь была обнаружена другая нить, и ученые смогли получить трехмерное изображение нити, впервые за всю историю трудно измеримую темную материю, которую трудно обнаружить. Их результаты показывают, что нить имеет большую массу, и, как говорят исследователи, если эти измерения являются репрезентативными для остальной части Вселенной, то эти структуры могут содержать более половины всей массы во Вселенной.
Считается, что темная материя была частью Вселенной с самого начала, пережитком Большого взрыва, который создал основу для крупномасштабной структуры Вселенной.
«Волокна космической паутины чрезвычайно вытянуты и очень разбросаны, что делает их чрезвычайно трудными для обнаружения, не говоря уже о трехмерном изучении», - сказала Матильда Жаузак из Laboratoire d'Astrophysique de Marseille во Франции и Университета KwaZulu-Natal, на юге. Африка, ведущий автор исследования.
Команда объединила изображения с высоким разрешением области вокруг массивного скопления галактик MACS J0717.5 + 3745 (или сокращенно MACS J0717) - одного из самых массивных из известных скоплений галактик - и обнаружила, что нить накала простирается на 60 миллионов световых лет от кластер.
Команда сказала, что их наблюдения дают первое прямое представление о форме лесов, которая дает Вселенной ее структуру. Они использовали Хаббл, телескоп NAOJ Subaru Telescope и телескоп Канада-Франция-Гавайи, со спектроскопическими данными о галактиках внутри него из обсерватории WM Keck и обсерватории Близнецов. Анализ этих наблюдений вместе дает полное представление о форме нити, которая проходит от скопления галактик почти вдоль линии обзора.
Команда детализировала свой «рецепт» для изучения обширной, но рассеянной нити. ,
Первый ингредиент: многообещающая цель. Теории космической эволюции предполагают, что скопления галактик образуются там, где встречаются волокна космической паутины, причем волокна медленно направляют вещество в скопления. «Из нашей предыдущей работы над MACS J0717 мы знали, что этот кластер активно растет, и, следовательно, является главной целью для детального изучения космической сети», - объясняет соавтор Харальд Эбелинг (Гавайский университет в Маноа, США), который возглавлял команду, открывшую MACS J0717 почти десять лет назад.
Второй ингредиент: передовые методы гравитационного линзирования. Знаменитая теория общей теории относительности Альберта Эйнштейна утверждает, что путь света искривляется, когда он проходит сквозь или вблизи объектов с большой массой. Волокна космической сети в основном состоят из темной материи [2], которую нельзя увидеть непосредственно, но их массы достаточно, чтобы изогнуть свет и исказить изображения галактик на заднем плане, в процессе, называемом гравитационным линзированием. Команда разработала новые инструменты для преобразования искажений изображения в массовую карту.
Третий ингредиент: изображения с высоким разрешением. Гравитационное линзирование - тонкое явление, и для его изучения требуются детальные изображения. Наблюдения Хаббла позволили команде изучить точную деформацию в форме многочисленных линзовых галактик. Это в свою очередь показывает, где находится скрытая нить темной материи. «Задача, - объясняет соавтор Жан-Поль Кнейб (LAM, Франция), - заключалась в том, чтобы найти модель формы кластера, которая бы соответствовала всем наблюдаемым нами характеристикам линз».
Наконец: измерения расстояний и движений. Наблюдения Хаббла о скоплении дают лучшую двумерную карту нити, но чтобы увидеть ее форму в 3D, потребовались дополнительные наблюдения. Цветные изображения [3], а также скорости галактик, измеренные с помощью спектрометров [4] с использованием данных телескопов Subaru, CFHT, WM Keck и Gemini North (все на Мауна-Кеа, Гавайи), позволили команде найти тысячи галактик. внутри нити и обнаружить движения многих из них.
Была построена модель, которая объединила информацию о положении и скорости для всех этих галактик, и это затем выявило трехмерную форму и ориентацию нитевидной структуры. В результате команда смогла измерить истинные свойства этой неуловимой волокнистой структуры без неопределенностей и смещений, возникающих при проецировании структуры на два измерения, что является обычным в таком анализе.
Полученные результаты расширяют границы предсказаний, сделанных теоретической работой и численным моделированием космической сети. Имея длину не менее 60 миллионов световых лет, нить MACS J0717 является экстремальной даже в астрономических масштабах. И если его массовое содержание, измеренное командой, можно считать представительным для филаментов вблизи гигантских скоплений, то эти диффузные связи между узлами космической сети могут содержать даже больше массы (в форме темной материи), чем предсказывали теоретики.
Больше информации в этом видео ESA HubbleCast:
Источник: ЕКА Хаббл
