Použitím zdokonaleného fotoaparátu Hubble's Camera for Surveys dokázali astronómovia zmapovať neviditeľnú temnú hmotu vo vzdialenej galaxii, čo im umožnilo vytvoriť jednu z najostrejších a najpodrobnejších máp temnej hmoty vo vesmíre. Hľadanie neviditeľnej a neurčitej záležitosti je náročná práca, ale astronómovia sa ju snažia robiť už viac ako desať rokov. Táto nová mapa by tiež mohla poskytnúť vodítka k týmto ďalším záhadným veciam vo vesmíre - temnej energii - a k akej úlohe to zohrávalo v raných formatívnych rokoch vesmíru.
Tím vedený Danom Coeom v spoločnosti JPL použil Hubble, aby sa pozrel na Abell 1689, ktorý sa nachádza 2,2 miliardy svetelných rokov. Gravitácia zhluku, ktorá väčšinou pochádza z temnej hmoty, pôsobí ako kozmické zväčšovacie sklo, ktoré ohýba a zosilňuje svetlo zo vzdialených galaxií za ním. Tento efekt, nazývaný gravitačné šošovky, vytvára viac, zdeformovaných a veľmi zväčšených obrazov týchto galaxií, takže galaxie vyzerajú skreslene a nejasne. Štúdiom skreslených snímok astronómovia odhadli množstvo tmavej hmoty v zhluku. Keby gravitácia klastra pochádzala iba z viditeľných galaxií, deformácie šošoviek by boli oveľa slabšie.
To, čo našli, naznačuje, že klastre galaxií sa mohli vytvoriť skôr, ako sa očakávalo, predtým ako ich temná energia potlačila ich rast.
Temná energia oddeľuje galaxie od seba tým, že predlžuje priestor medzi nimi, čím potláča tvorbu obrovských štruktúr nazývaných klastre galaxií. Jedným zo spôsobov, ako môžu astronómovia snímať toto praveké remorkérstvo, je mapovanie distribúcie temnej hmoty v zhlukoch.
"Obrazy s objektívmi sú ako veľká hádanka," povedal Coe. "Tu sme prvýkrát prišli na spôsob, ako usporiadať hmotu Abellu 1689 tak, aby rozptyľoval všetky tieto galaxie v pozadí na svoje pozorované polohy." Coe použil tieto informácie na vytvorenie mapy s vyšším rozlíšením distribúcie temnej hmoty klastra, ako bolo možné predtým.
Na základe svojej masovej mapy s vyšším rozlíšením Coe a jeho spolupracovníci potvrdzujú predchádzajúce výsledky, čo ukazuje, že jadro Abell 1689 je v hustej hmle oveľa hustejšie, ako sa očakávalo na zhluku jeho veľkosti na základe počítačových simulácií rastu štruktúry. Abell 1689 sa pripája k hŕstke ďalších dobre študovaných zhlukov, o ktorých sa zistilo, že majú podobne husté jadrá. Toto zistenie je prekvapujúce, pretože tlak temnej energie na začiatku dejín vesmíru by zastavil rast všetkých klastrov galaxií.
"Klastre galaxií by preto museli začať tvoriť miliardy rokov skôr, aby sa zvýšili na čísla, ktoré dnes vidíme," uviedol Coe. „V predchádzajúcich časoch bol vesmír menší a hustejšie plný temnej hmoty. Zdá sa, že Abell 1689 bol pri narodení dobre živený hustou hmotou, ktorá ho obklopuje v ranom vesmíre. Zhluk niesol tento objem so sebou počas svojho dospelého života, aby sa objavil tak, ako ho pozorujeme dnes. “
Astronómovia plánujú študovať viac zhlukov, aby potvrdili možný vplyv temnej energie. Hlavným programom Hubbleovho teleskopu, ktorý bude analyzovať temnú hmotu v gigantických klastroch galaxií, je prieskum klastra objektívu a supernovy s Hubbleom (CLASH). V tomto prieskume bude ďalekohľad študovať 25 klastrov počas jedného mesiaca počas nasledujúcich troch rokov. Klastre CLASH boli vybrané kvôli ich silnej röntgenovej emisii, čo naznačuje, že obsahujú veľké množstvá horúceho plynu. Táto hojnosť znamená, že zoskupenia sú mimoriadne veľké. Pozorovaním týchto zhlukov astronómovia zmapujú distribúciu temnej hmoty a budú hľadať presvedčivejšie dôkazy o skorej tvorbe zhlukov a prípadne skorej temnej energii.
