Χρησιμοποιώντας την προηγμένη κάμερα του Hubble για έρευνες, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να χαρτογραφήσουν μια αόρατη σκοτεινή ύλη σε έναν μακρινό γαλαξία, που τους επέτρεψε να δημιουργήσουν έναν από τους πιο ευκρινείς και πιο λεπτομερείς χάρτες της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν. Η αναζήτηση αόρατης και απροσδιόριστης ύλης είναι μια δύσκολη δουλειά, αλλά αυτό που οι αστρονόμοι προσπαθούν να κάνουν για πάνω από μια δεκαετία. Αυτός ο νέος χάρτης μπορεί επίσης να παρέχει ενδείξεις σχετικά με αυτά τα άλλα μυστηριώδη πράγματα στο σύμπαν - σκοτεινή ενέργεια - και ποιος ρόλος έπαιξε στα πρώτα χρόνια της δημιουργίας του σύμπαντος.
Μια ομάδα με επικεφαλής τον Dan Coe στην JPL χρησιμοποίησε το Hubble για να δει το Abell 1689, που βρίσκεται 2,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η βαρύτητα του σμήνους, που προέρχεται κυρίως από σκοτεινή ύλη, ενεργεί σαν ένα κοσμικό μεγεθυντικό φακό, κάμπτοντας και ενισχύοντας το φως από μακρινούς γαλαξίες πίσω από αυτό. Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται βαρυτικός φακός, παράγει πολλαπλές, στρεβλωμένες και πολύ μεγεθυμένες εικόνες αυτών των γαλαξιών, κάνοντας τους γαλαξίες να φαίνονται παραμορφωμένοι και ασαφείς. Μελετώντας τις παραμορφωμένες εικόνες, οι αστρονόμοι υπολόγισαν την ποσότητα της σκοτεινής ύλης μέσα στο σύμπλεγμα. Εάν η βαρύτητα του σμήνους προήλθε μόνο από τους ορατούς γαλαξίες, οι παραμορφώσεις του φακού θα ήταν πολύ πιο αδύναμες.
Αυτό που βρήκαν υποδηλώνει ότι οι συστάδες γαλαξιών μπορεί να έχουν σχηματιστεί νωρίτερα από το αναμενόμενο, προτού η ώθηση της σκοτεινής ενέργειας αναστέλλει την ανάπτυξή τους.
Η σκοτεινή ενέργεια σπρώχνει τους γαλαξίες μεταξύ τους τεντώνοντας το διάστημα μεταξύ τους, καταστέλλοντας έτσι το σχηματισμό γιγαντιαίων δομών που ονομάζονται σμήνη γαλαξιών. Ένας τρόπος με τον οποίο οι αστρονόμοι μπορούν να διερευνήσουν αυτήν την αρχέγονη σύγκρουση είναι μέσω χαρτογράφησης της κατανομής της σκοτεινής ύλης σε συστάδες.
«Οι εικόνες με φακό είναι σαν ένα μεγάλο παζλ», είπε ο Coe. "Εδώ έχουμε βρει, για πρώτη φορά, έναν τρόπο να τακτοποιήσουμε τη μάζα του Abell 1689 έτσι ώστε να φακώνει όλους αυτούς τους γαλαξίες στο παρασκήνιο στις παρατηρούμενες θέσεις τους." Ο Coe χρησιμοποίησε αυτές τις πληροφορίες για να παράγει έναν χάρτη υψηλότερης ανάλυσης της κατανομής σκοτεινής ύλης του συμπλέγματος από ό, τι ήταν δυνατό πριν.
Με βάση τον χάρτη μάζας υψηλότερης ανάλυσης, ο Coe και οι συνεργάτες του επιβεβαιώνουν τα προηγούμενα αποτελέσματα που δείχνουν ότι ο πυρήνας του Abell 1689 είναι πολύ πυκνότερος σε σκοτεινή ύλη από ό, τι αναμενόταν για ένα σύμπλεγμα του μεγέθους του, με βάση προσομοιώσεις υπολογιστών ανάπτυξης δομών. Ο Abell 1689 ενώνει μια χούφτα άλλων καλά μελετημένων ομάδων που έχουν παρόμοιο πυκνό πυρήνα. Το εύρημα είναι εκπληκτικό, διότι η ώθηση της σκοτεινής ενέργειας νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος θα είχε αναστατώσει την ανάπτυξη όλων των σμήνων γαλαξιών.
«Τα σμήνη των γαλαξιών, επομένως, θα έπρεπε να είχαν αρχίσει να σχηματίζονται δισεκατομμύρια χρόνια νωρίτερα για να αντεπεξέλθουν στους αριθμούς που βλέπουμε σήμερα», δήλωσε ο Coe. «Παλαιότερα, το σύμπαν ήταν μικρότερο και πιο πυκνό με σκοτεινή ύλη. Ο Άμπελ 1689 φαίνεται να τρέφεται καλά από τη γέννηση από την πυκνή ύλη που το περιβάλλει στο πρώιμο σύμπαν. Το σύμπλεγμα έχει μεταφέρει αυτόν τον όγκο μέσα από την ενήλικη ζωή του για να εμφανιστεί όπως το παρατηρούμε σήμερα. "
Οι αστρονόμοι σχεδιάζουν να μελετήσουν περισσότερα σμήνη για να επιβεβαιώσουν την πιθανή επίδραση της σκοτεινής ενέργειας. Ένα σημαντικό πρόγραμμα Hubble που θα αναλύσει τη σκοτεινή ύλη σε γιγάντια σμήνη γαλαξιών είναι η έρευνα Cluster Lensing και Supernova με το Hubble (CLASH). Σε αυτήν την έρευνα, το τηλεσκόπιο θα μελετήσει 25 συστάδες για ένα μήνα συνολικά τα επόμενα τρία χρόνια. Οι συστάδες CLASH επιλέχθηκαν λόγω της ισχυρής εκπομπής ακτίνων Χ, υποδεικνύοντας ότι περιέχουν μεγάλες ποσότητες θερμού αερίου. Αυτή η αφθονία σημαίνει ότι οι συστάδες είναι εξαιρετικά μαζικές. Παρατηρώντας αυτά τα σμήνη, οι αστρονόμοι θα χαρτογραφήσουν τις κατανομές της σκοτεινής ύλης και θα αναζητήσουν πιο πειστικά αποδεικτικά στοιχεία για τον πρώιμο σχηματισμό σμήνους, και ενδεχομένως πρώιμη σκοτεινή ενέργεια.
