Mliečna dráha meria 100 až 120 tisíc svetelných rokov, čo je vzdialenosť, ktorá odmieta predstavivosť. Klastre galaxií, ktoré tvoria stovky až tisíce galaxií rojiacich sa pod kolektívnym gravitačným ťahom, však môžu trvať desiatky miliónov svetelných rokov.
Tieto masívne zhluky predstavujú komplexnú súhru medzi zrážajúcimi sa galaxiami a temnou hmotou. Zdá sa, že nie je možné presne mapovať. Teraz to však urobil medzinárodný tím astronómov používajúci Hubbleov vesmírny teleskop agentúry NASA / ESA. Presne to mapovalo galaxický klaster, nazývaný MCS J0416.1–2403, vzdialený 4,5 miliardy svetelných rokov.
„Aj keď už viac ako dvadsať rokov vieme, ako mapovať hmotu zhluku pomocou silných šošoviek, trvalo dlho, kým sme dostali ďalekohľady, ktoré dokážu pozorovať dostatočne hlboké a ostré pozorovania, a aby naše modely boli dostatočne prepracované. zmapovať taký nebývalý detail, taký zložitý systém, ako je MCS J0416.1-2403, “uviedol v tlačovej správe spoluautor Jean-Paul Kneib.
Meranie množstva a distribúcie hmoty vo vzdialených objektoch môže byť veľmi ťažké. Najmä vtedy, keď sú tri štvrtiny všetkej hmoty vo vesmíre tmavá hmota, ktorú nemožno priamo vidieť, pretože nevyžaruje alebo neodráža žiadne svetlo. Interaguje iba gravitáciou.
Našťastie sa veľké zhluky hmoty deformujú a skresľujú štruktúru priestorového času okolo nich. Vystupujú ako šošovky a zdajú sa zväčšovať a ohýbať svetlo, ktoré prechádza okolo vzdialenejších objektov.
Tento efekt, známy ako gravitačné šošovky, je viditeľný iba v ojedinelých prípadoch a je ho možné pozorovať iba pri veľkých ďalekohľadoch. Dokonca aj klastre galaxií, napriek svojej obrovskej veľkosti, majú na svoje okolie minimálne gravitačné účinky. Vo väčšine prípadov spôsobujú slabé šošovky, takže ešte vzdialenejšie zdroje sa javia na oblohe len mierne eliptickejšie.
Ak je však zarovnanie klastra a vzdialeného objektu správne, účinky môžu byť značné. Pozadie galaxií je možné rozjasniť a premeniť na krúžky a oblúky svetla, ktoré sa na rovnakom obrázku môžu objaviť niekoľkokrát. Je to tento jav, známy ako silné šošovky, ktorý pomohol astronómom zmapovať distribúciu hmoty v MCS J0416.1-2403.
„Hĺbka údajov nám umožňuje vidieť veľmi slabé objekty a umožnila nám identifikovať silnejšie šošovkové galaxie ako kedykoľvek predtým,“ uviedol hlavný autor Dr. Jauzac. „Aj keď silné šošovky zväčšujú pozadie galaxií, sú stále veľmi ďaleko a veľmi slabé. Hĺbka týchto údajov znamená, že dokážeme identifikovať neuveriteľne vzdialené galaxie na pozadí. Teraz vieme viac ako štyrikrát toľko silne šošovkových galaxií v zoskupení ako predtým. “
Použitím zdokonalenej kamery Hubble's Advanced Camera for Surveys astronómovia identifikovali 51 nových viacnásobne zobrazených galaxií v okolí zhluku, čím zdvojnásobili počet nájdený v predchádzajúcich prieskumoch. Tento efekt umožnil Jauzac a jej kolegom vypočítať distribúciu viditeľnej a tmavej hmoty v zoskupení a vytvoriť vysoko obmedzenú mapu jej hmotnosti.
Celková hmotnosť v klastri je 160 biliónovkrát väčšia ako hmotnosť Slnka, s nepresnosťou 0,5%. Je to najpresnejšia mapa, akú kedy bola vytvorená.
Jauzac a jeho kolegovia sa tu však neplánujú zastaviť. Ešte presnejší obraz galaxie bude musieť obsahovať aj merania zo slabých šošoviek. Tím bude pokračovať v štúdiu klastra pomocou ultra-hlbokého zobrazovania pomocou Hubbleovho mikroskopu.
Budú tiež používať pozemné observatóriá na meranie akýchkoľvek posunov v spektrách galaxií, a preto si všimnú rýchlosti obsahu zhluku. Kombinácia všetkých meraní nielen zvýši detaily, ale tiež poskytne 3D model galaxií v zoskupení, ktorý objasní jeho históriu a vývoj.
Táto práca bola prijatá na uverejnenie v Mesačné oznámenia o Kráľovskej astronómii a je k dispozícii online.
