Calea Lactee măsoară între 100 și 120 de mii de ani lumină, o distanță care sfidează imaginația. Dar grupuri de galaxii, care cuprind sute până la mii de galaxii care se plimbă sub o atracție gravitațională colectivă, pot întinde zeci de milioane de ani-lumină.
Aceste grupări masive sunt o interacțiune complexă între galaxiile în coliziune și materia întunecată. Par imposibil de cartografiat cu precizie. Însă acum o echipă internațională de astronomi care utilizează Telescopul spațial Hubble NASA / ESA a făcut exact acest lucru - cartografierea precisă a unui grup de galaxii, denumit MCS J0416.1–2403, la 4,5 miliarde de ani lumină.
„Deși știm cum să mapăm masa unui cluster folosind lentile puternice de mai bine de douăzeci de ani, a fost nevoie de mult timp pentru a obține telescoape care pot face observații suficient de profunde și ascuțite și pentru ca modelele noastre să devină suficient de sofisticate pentru noi pentru a cartografia, într-un detaliu fără precedent, un sistem la fel de complicat ca MCS J0416.1–2403 ”, a declarat coautorul Jean-Paul Kneib într-un comunicat de presă.
Măsurarea cantității și distribuției masei în obiecte îndepărtate poate fi extrem de dificilă. Mai ales atunci când trei sferturi din toată materia din Univers este materie întunecată, care nu poate fi văzută direct, deoarece nu emite sau nu reflectă nicio lumină. Interacționează numai prin gravitație.
Dar, din fericire, grupe mari de materie se deformează și distorsionează materialul de spațiu-timp din jurul lor. Acționând ca lentilele, par să mărească și să îndoaie lumina care călătorește pe lângă ele de obiecte mai îndepărtate.
Acest efect, cunoscut sub denumirea de lentile gravitaționale, este vizibil doar în cazuri rare și poate fi observat doar de cele mai mari telescoape. Chiar și grupurile de galaxii, în ciuda dimensiunilor masive, produc efecte gravitaționale minime asupra împrejurimilor lor. În cea mai mare parte, ele provoacă lentile slabe, ceea ce face ca sursele și mai îndepărtate să apară ca doar puțin mai eliptice pe cer.
Cu toate acestea, atunci când alinierea clusterului și a obiectului îndepărtat este corectă, efectele pot fi substanțiale. Galaxiile de fundal pot fi atât luminate, cât și transformate în inele și arcuri de lumină, apărând de mai multe ori în aceeași imagine. Este acest efect, cunoscut sub denumirea de lentile puternice, care i-a ajutat pe astronomi să mapeze distribuția de masă în MCS J0416.1–2403.
„Adâncimea datelor ne permite să vedem obiecte foarte slabe și ne-a permis să identificăm galaxii cu lentile mai puternice decât până acum”, a spus autorul principal, Dr. Jauzac. „Chiar dacă lentile puternice măresc galaxiile de fundal, ele sunt încă foarte îndepărtate și sunt foarte slabe. Adâncimea acestor date înseamnă că putem identifica galaxii de fundal incredibil de îndepărtate. Știm acum de mai mult de patru ori mai multe galaxii puternic lentilate în cluster decât am făcut înainte. ”
Folosind camera avansată a Hubble pentru sondaje, astronomii au identificat 51 de noi galaxii înmulțite în jurul clusterului, cuadruplând numărul găsit în sondajele anterioare. Acest efect i-a permis lui Jauzac și colegilor săi să calculeze distribuția materiei vizibile și întunecate în cluster și să producă o hartă extrem de restrânsă a masei sale.
Masa totală din cluster este de 160 de miliarde de ori mai mare decât Soarele, cu o incertitudine de 0,5%. Este cea mai precisă hartă produsă vreodată.
Dar Jauzac și colegii săi nu intenționează să se oprească aici. O imagine și mai exactă a clusterului galaxiei va trebui să includă și măsurători de la lentile slabe. Astfel, echipa va continua să studieze clusterul folosind imagini Hubble ultra-profunde.
De asemenea, vor utiliza observatoarele de la sol pentru a măsura orice schimbare a spectrelor galaxiilor și, prin urmare, vor nota viteza conținutului clusterului. Combinarea tuturor măsurătorilor nu numai că va îmbunătăți în continuare detaliile, dar va oferi și un model 3D al galaxiilor din cluster, aruncând lumină asupra istoriei și evoluției sale.
Această lucrare a fost acceptată pentru publicare în SUA Avizele lunare ale astronomiei regale și este disponibil online.
