Използвайки разширената камера на Хъбъл за проучвания, астрономите успяха да начертаят невидима тъмна материя в далечна галактика, което им позволи да създадат една от най-острите и подробни карти на тъмната материя във Вселената. Търсенето на невидима и неопределена материя е трудна работа, но тази, която астрономите се опитват да правят повече от десетилетие. Тази нова карта може също да даде улики за онези мистериозни неща във Вселената - тъмната енергия - и каква роля е играла през ранните формиращи години на Вселената.
Екип, воден от Дан Коу от JPL, използва Хъбъл, за да разгледа Abell 1689, разположен на 2,2 милиарда светлинни години. Гравитацията на клъстера, която идва най-вече от тъмна материя, действа като космическо увеличително стъкло, огъвайки и усилвайки светлината от далечни галактики зад нея. Този ефект, наречен гравитационен обектив, създава множество, изкривени и силно увеличени изображения на тези галактики, което прави галактиките да изглеждат изкривени и размити. Изучавайки изкривените изображения, астрономите оцениха количеството тъмна материя в клъстера. Ако гравитацията на клъстера идваше само от видимите галактики, изкривяванията на обектива биха били много по-слаби.
Това, което те откриха, предполага, че галактическите клъстери може да са се образували по-рано от очакваното, преди натискането на тъмната енергия да попречи на растежа им.
Тъмната енергия изтласква галактиките една от друга, като разтяга пространството между тях, като по този начин потиска образуването на гигантски структури, наречени галактически клъстери. Един от начините, по които астрономите могат да пробват този първичен влекач, е чрез картографиране на разпределението на тъмната материя в клъстери.
"Изобразените изображения са като голям пъзел", каза Коу. "Тук за първи път разбрахме начин да подредим масата на Abell 1689 така, че да обективира всички тези фонови галактики до наблюдаваните им позиции." Coe използва тази информация, за да създаде карта с по-висока разделителна способност на разпределението на тъмната материя на клъстера, отколкото беше възможно преди.
Въз основа на своята масова карта с по-висока разделителна способност, Коу и неговите сътрудници потвърждават предишни резултати, показващи, че ядрото на Abell 1689 е много по-плътно в тъмна материя, отколкото се очаква за клъстер от неговия размер, въз основа на компютърни симулации на растежа на структурата. Abell 1689 се присъединява към шепа други добре проучени клъстери, за които е установено, че имат подобни плътни ядра. Откритието е изненадващо, защото тласъкът на тъмната енергия в началото на историята на Вселената щеше да възпрепятства растежа на всички галактически клъстери.
„Следователно галактическите клъстери трябваше да започнат да формират милиарди години по-рано, за да увеличат числата, които виждаме днес“, каза Коу. „В по-ранни времена Вселената беше по-малка и по-гъсто пълна с тъмна материя. Изглежда, че Абел 1689 г. е бил добре хранен при раждането от плътната материя, която го заобикаля в ранната Вселена. Клъстерът е пренесъл тази част от себе си през живота си на възрастни, за да се появи такъв, какъвто го наблюдаваме днес. “
Астрономите планират да проучат повече клъстери, за да потвърдят възможното влияние на тъмната енергия. Основна програма на Хъбъл, която ще анализира тъмната материя в гигантски галактически клъстери, е изследването на клъстерния лесинг и супернова с Хъбъл (CLASH). В това проучване телескопът ще изучава 25 клъстера за общо един месец през следващите три години. Кластерите CLASH бяха избрани поради силната рентгенова емисия, което показва, че съдържат големи количества горещ газ. Това изобилие означава, че гроздовете са изключително масивни. Наблюдавайки тези клъстери, астрономите ще картографират разпределенията на тъмната материя и ще търсят по-категорични доказателства за ранно образуване на клъстери и вероятно ранна тъмна енергия.
