Hubbleov pohľad na masívny klaster galaxií MACS J0717.5 + 3745. Credit:
NASA, ESA, Harald Ebeling (Havajská univerzita v Manoa) a Jean-Paul Kneib (LAM)
Začiatkom tohto roka boli astronómovia používajúci Hubbleov vesmírny teleskop schopní identifikovať tenké vlákno temnej hmoty, ktoré podľa všetkého viaže pár vzdialených galaxií. Teraz sa našlo ďalšie vlákno a vedci dokázali vyrobiť trojrozmerný pohľad na vlákno, prvýkrát, kedy sa ťažko detegovateľná temná hmota mohla merať tak podrobne. Ich výsledky naznačujú, že vlákno má vysokú hmotnosť a vedci tvrdia, že ak sú tieto merania reprezentatívne pre zvyšok vesmíru, potom tieto štruktúry môžu obsahovať viac ako polovicu všetkej hmoty vo vesmíre.
Temná hmota je považovaná za súčasť vesmíru od samého začiatku, pozostatok z Veľkého tresku, ktorý vytvoril chrbticu pre rozsiahlu štruktúru vesmíru.
„Vlákna kozmického webu sú nesmierne rozšírené a veľmi rozptýlené, čo znemožňuje ich odhalenie, nehovoriac o štúdiu v 3D,“ povedal Mathilde Jauzac z Laboratoire d'Astrophysique de Marseille vo Francúzsku a University of KwaZulu-Natal, na juhu. Afrika, hlavný autor štúdie.
Tím kombinoval obrazy oblasti s vysokým rozlíšením okolo masívneho zoskupenia galaxií MACS J0717.5 + 3745 (alebo skrátene MACS J0717) - jedného z najznámejších známych zhlukov galaxií - a zistil, že vlákno presahuje asi 60 miliónov svetelných rokov klastra.
Tím uviedol, že ich pozorovania poskytujú prvý priamy pohľad na tvar lešenia, ktorý dáva vesmíru jeho štruktúru. Používali Hubble, ďalekohľad Subaru Telescope a Kanadsko-francúzsko-Havajský ďalekohľad s spektroskopickými údajmi o galaxiách v ňom z observatória WM Keck a observatória Gemini. Spoločná analýza týchto pozorovaní dáva kompletný pohľad na tvar vlákna, keď sa tiahne z galaxie takmer pozdĺž našej priamky.
Tím podrobne opísal svoj „recept“ na štúdium obrovského, ale rozptýleného vlákna. ,
Prvá zložka: Sľubný cieľ. Teórie kozmického vývoja naznačujú, že sa vytvárajú zhluky galaxií, kde sa stretávajú vlákna kozmického webu, pričom vlákna pomaly privádzajú materiál do zhlukov. „Z našej predchádzajúcej práce na MACS J0717 sme vedeli, že tento klaster sa aktívne rozrastá, a preto je hlavným cieľom podrobného štúdia kozmického webu,“ vysvetľuje spoluautor Harald Ebeling (Havajská univerzita v Manoa, USA), ktorý viedol tím, ktorý objavil MACS J0717 takmer pred desiatimi rokmi.
Druhá zložka: Pokročilé techniky gravitačných šošoviek. Slávna teória všeobecnej relativity Alberta Einsteina hovorí, že cesta svetla je ohnutá, keď prechádza cez alebo blízko objektov s veľkou hmotou. Vlákna kozmického tkaniva sú zväčša tvorené temnou hmotou [2], ktorú nie je možné priamo vidieť, ale ich hmotnosť je dostatočná na to, aby ohýbala svetlo a skreslila obrazy galaxií v pozadí v procese nazývanom gravitačné šošovky. Tím vyvinul nové nástroje na konverziu skreslenia obrazu na hromadnú mapu.
Tretia prísada: obrázky s vysokým rozlíšením. Gravitačné šošovky sú jemným fenoménom a štúdium vyžaduje podrobné snímky. Hubbleove pozorovania umožňujú tímu študovať presnú deformáciu v tvare početných šošovkových galaxií. To zase ukazuje, kde sa nachádza skryté vlákno tmavej hmoty. „Výzvou,“ vysvetľuje spoluautor Jean-Paul Kneib (LAM, Francúzsko), „bolo nájsť model tvaru klastra, ktorý by vyhovoval všetkým objektívom, ktoré sme pozorovali.“
Nakoniec: Meranie vzdialeností a pohybov. Hubbleove pozorovania zhluku poskytujú najlepšiu dvojrozmernú mapu vlákna, ale na zobrazenie jeho tvaru v 3D je potrebné ďalšie pozorovanie. Farebné obrázky [3], ako aj rýchlosti galaxií merané spektrometrmi [4], využívajúce údaje z ďalekohľadov Subaru, CFHT, WM Keck a Gemini North (všetko na Mauna Kea, Havaj), umožnili tímu lokalizovať tisíce galaxií. vo vlákne a zisťovať pohyby mnohých z nich.
Bol skonštruovaný model, ktorý kombinoval informácie o polohe a rýchlosti pre všetky tieto galaxie a ktorý potom odhalil 3D tvar a orientáciu vláknovej štruktúry. Výsledkom bolo, že tím bol schopný zmerať skutočné vlastnosti tejto nepolapiteľnej vláknovej štruktúry bez nejasností a zaujatostí, ktoré vychádzajú z premietania štruktúry do dvoch dimenzií, čo je bežné v týchto analýzach.
Získané výsledky posúvajú hranice predpovedí teoretických prác a numerických simulácií kozmického webu. S dĺžkou najmenej 60 miliónov svetelných rokov je vlákno MACS J0717 extrémne aj na astronomických mierkach. A ak jeho hmotnostný obsah meraný tímom môže byť považovaný za reprezentatívny pre vlákna v blízkosti obrovských zhlukov, potom tieto rozptýlené spojenia medzi uzlami kozmickej siete môžu obsahovať ešte viac hmoty (vo forme temnej hmoty), ako predpokladali teoretici.
Viac informácií v tomto videu ESA HubbleCast:
Zdroj: ESA Hubble
