Η άποψη του Hubble για το τεράστιο σύμπλεγμα γαλαξιών MACS J0717.5 + 3745. Πίστωση:
NASA, ESA, Harald Ebeling (Πανεπιστήμιο της Χαβάης στο Manoa) & Jean-Paul Kneib (LAM)
Νωρίτερα φέτος, οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούσαν το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble κατάφεραν να εντοπίσουν ένα λεπτό νήμα σκοτεινής ύλης που φάνηκε να συνδέει ένα ζευγάρι μακρινών γαλαξιών μαζί. Τώρα, έχει βρεθεί ένα άλλο νήμα και οι επιστήμονες μπόρεσαν να παράγουν μια τρισδιάστατη όψη του νήματος, την πρώτη φορά που η δύσκολη ανίχνευση της σκοτεινής ύλης μπόρεσε να μετρηθεί με τέτοια λεπτομέρεια. Τα αποτελέσματά τους υποδηλώνουν ότι το νήμα έχει υψηλή μάζα και, λένε οι ερευνητές, ότι εάν αυτές οι μετρήσεις είναι αντιπροσωπευτικές του υπόλοιπου Σύμπαντος, τότε αυτές οι δομές μπορεί να περιέχουν περισσότερο από το ήμισυ της μάζας στο Σύμπαν.
Η σκοτεινή ύλη πιστεύεται ότι ήταν μέρος του Σύμπαντος από την αρχή, ένα υπολειπόμενο από τη Μεγάλη Έκρηξη που δημιούργησε τη ραχοκοκαλιά για τη μεγάλη κλίμακα δομή του Σύμπαντος.
«Τα νήματα του κοσμικού ιστού είναι πολύ εκτεταμένα και πολύ διάχυτα, γεγονός που τους καθιστά εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστούν, πόσο μάλλον να μελετήσουν σε 3D», δήλωσε ο Mathilde Jauzac, από το Laboratoire d'Astrophysique de Marseille στη Γαλλία και το Πανεπιστήμιο του KwaZulu-Natal, στο Νότο Αφρική, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Η ομάδα συνδύασε εικόνες υψηλής ανάλυσης της περιοχής γύρω από το τεράστιο σύμπλεγμα γαλαξιών MACS J0717.5 + 3745 (ή MACS J0717 για συντομία) - ένα από τα πιο μαζικά σμήνη γαλαξιών που είναι γνωστά - και διαπίστωσε ότι το νήμα εκτείνεται περίπου 60 εκατομμύρια έτη φωτός από το σύμπλεγμα.
Η ομάδα είπε ότι οι παρατηρήσεις τους παρέχουν την πρώτη άμεση ματιά στο σχήμα του ικριώματος που δίνει στο Σύμπαν τη δομή του. Χρησιμοποίησαν το Hubble, το τηλεσκόπιο Subaru του NAOJ και το τηλεσκόπιο Καναδά-Γαλλίας-Χαβάης, με φασματοσκοπικά δεδομένα για τους γαλαξίες μέσα από το Παρατηρητήριο WM Keck και το Παρατηρητήριο Gemini. Η ανάλυση αυτών των παρατηρήσεων μαζί δίνει μια πλήρη εικόνα του σχήματος του νήματος καθώς εκτείνεται από το σμήνος του γαλαξία σχεδόν κατά μήκος της οπτικής μας όψης.
Η ομάδα αναφέρει λεπτομερώς τη «συνταγή» για τη μελέτη του τεράστιου αλλά διάχυτου νήματος. .
Πρώτο συστατικό: Ένας πολλά υποσχόμενος στόχος. Οι θεωρίες της κοσμικής εξέλιξης υποδηλώνουν ότι σχηματίζονται συστάδες γαλαξιών όπου συναντώνται νήματα του κοσμικού ιστού, με τα νήματα να διοχετεύουν αργά την ύλη στα σμήνη. «Από την προηγούμενη δουλειά μας στο MACS J0717, γνωρίζαμε ότι αυτό το σύμπλεγμα αναπτύσσεται ενεργά, και ως εκ τούτου ένας πρωταρχικός στόχος για μια λεπτομερή μελέτη του κοσμικού ιστού», εξηγεί ο συν-συγγραφέας Harald Ebeling (Πανεπιστήμιο της Χαβάης στο Manoa, ΗΠΑ), ο οποίος οδήγησε την ομάδα που ανακάλυψε το MACS J0717 πριν από μια δεκαετία περίπου.
Δεύτερο συστατικό: Προηγμένες τεχνικές βαρυτικού φακού. Η διάσημη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Albert Einstein λέει ότι η πορεία του φωτός κάμπτεται όταν περνά μέσα από ή κοντά σε αντικείμενα με μεγάλη μάζα. Τα νήματα του κοσμικού ιστού αποτελούνται σε μεγάλο βαθμό από σκοτεινή ύλη [2] που δεν μπορεί να δει άμεσα, αλλά η μάζα τους είναι αρκετή για να κάμψει το φως και να παραμορφώσει τις εικόνες των γαλαξιών στο παρασκήνιο, σε μια διαδικασία που ονομάζεται βαρυτικός φακός. Η ομάδα έχει αναπτύξει νέα εργαλεία για να μετατρέψει τις παραμορφώσεις εικόνας σε μαζικό χάρτη.
Τρίτο συστατικό: Εικόνες υψηλής ανάλυσης. Ο βαρυτικός φακός είναι ένα λεπτό φαινόμενο και η μελέτη του χρειάζεται λεπτομερείς εικόνες. Οι παρατηρήσεις του Χαμπλ επιτρέπουν στην ομάδα να μελετήσει την ακριβή παραμόρφωση στα σχήματα πολλών γαλαξιών με φακό. Αυτό με τη σειρά του αποκαλύπτει πού βρίσκεται το κρυφό νήμα σκοτεινής ύλης. «Η πρόκληση», εξηγεί ο συν-συγγραφέας Jean-Paul Kneib (LAM, Γαλλία), «ήταν να βρούμε ένα μοντέλο του σχήματος του συμπλέγματος που να ταιριάζει σε όλα τα χαρακτηριστικά φακού που παρατηρήσαμε».
Τέλος: Μετρήσεις αποστάσεων και κινήσεων. Οι παρατηρήσεις του Χαμπλ για το σύμπλεγμα δίνουν τον καλύτερο δισδιάστατο χάρτη ενός νήματος, αλλά για να δείτε το σχήμα του σε 3D απαιτούνται επιπλέον παρατηρήσεις. Οι έγχρωμες εικόνες [3], καθώς και οι ταχύτητες των γαλαξιών που μετρήθηκαν με φασματόμετρα [4], χρησιμοποιώντας δεδομένα από τα τηλεσκόπια Subaru, CFHT, WM Keck και Gemini North (όλα στο Mauna Kea της Χαβάης), επέτρεψαν στην ομάδα να εντοπίσει χιλιάδες γαλαξίες μέσα στο νήμα και να ανιχνεύσει τις κινήσεις πολλών από αυτά.
Κατασκευάστηκε ένα μοντέλο που συνδύαζε πληροφορίες θέσης και ταχύτητας για όλους αυτούς τους γαλαξίες και στη συνέχεια αποκάλυψε το 3D σχήμα και τον προσανατολισμό της νηματώδους δομής. Ως αποτέλεσμα, η ομάδα μπόρεσε να μετρήσει τις πραγματικές ιδιότητες αυτής της αόριστης νηματικής δομής χωρίς τις αβεβαιότητες και τις προκαταλήψεις που προέρχονται από την προβολή της δομής σε δύο διαστάσεις, όπως συνηθίζεται σε τέτοιες αναλύσεις.
Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται ωθούν τα όρια των προβλέψεων που έγιναν από θεωρητική εργασία και αριθμητικές προσομοιώσεις του κοσμικού ιστού. Με μήκος τουλάχιστον 60 εκατομμύρια έτη φωτός, το νήμα MACS J0717 είναι ακραίο ακόμη και σε αστρονομικές κλίμακες. Και αν το περιεχόμενο της μάζας του, όπως μετριέται από την ομάδα, μπορεί να θεωρηθεί αντιπροσωπευτικό των νημάτων κοντά σε γιγαντιαίες συστάδες, τότε αυτοί οι διάχυτοι σύνδεσμοι μεταξύ των κόμβων του κοσμικού ιστού μπορεί να περιέχουν ακόμη μεγαλύτερη μάζα (με τη μορφή σκοτεινής ύλης) από ό, τι προέβλεπαν οι θεωρητικοί.
Περισσότερες πληροφορίες σε αυτό το βίντεο ESA HubbleCast:
Πηγή: ESA Hubble
