Ο Γαλαξίας μας μετρά 100 έως 120 χιλιάδες έτη φωτός, μια απόσταση που αψηφά τη φαντασία. Όμως, οι συστάδες γαλαξιών, που περιλαμβάνουν εκατοντάδες έως χιλιάδες γαλαξίες που συρρέουν κάτω από μια συλλογική βαρυτική έλξη, μπορούν να εκτείνονται δεκάδες εκατομμύρια έτη φωτός.
Αυτά τα τεράστια σμήνη είναι μια πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ συγκρουόμενων γαλαξιών και σκοτεινής ύλης. Φαίνονται αδύνατο να χαρτογραφηθούν με ακρίβεια. Αλλά τώρα μια διεθνής ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποιεί το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA / ESA το έκανε ακριβώς αυτό - ακριβώς χαρτογράφησε ένα σμήνος γαλαξιών, που ονομάστηκε MCS J0416.1-2403, 4,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
«Παρόλο που γνωρίζουμε πώς να χαρτογραφήσουμε τη μάζα ενός σμήνους χρησιμοποιώντας ισχυρό φακό για περισσότερα από είκοσι χρόνια, χρειάζεται πολύς χρόνος για τη λήψη τηλεσκοπίων που μπορούν να κάνουν αρκετά βαθιές και έντονες παρατηρήσεις και για τα μοντέλα μας να γίνουν αρκετά εξελιγμένα για εμάς να χαρτογραφήσουμε, με τόσο άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια, ένα σύστημα τόσο περίπλοκο όσο το MCS J0416.1-2403 », δήλωσε ο συντάκτης Jean-Paul Kneib σε δελτίο τύπου.
Η μέτρηση της ποσότητας και της κατανομής της μάζας σε απομακρυσμένα αντικείμενα μπορεί να είναι εξαιρετικά δύσκολη. Ειδικά όταν τα τρία τέταρτα της ύλης στο Σύμπαν είναι σκοτεινή ύλη, η οποία δεν μπορεί να φανεί άμεσα καθώς δεν εκπέμπει ούτε αντανακλά κανένα φως. Αλληλεπιδρά μόνο με τη βαρύτητα.
Αλλά ευτυχώς, μεγάλες συστάδες της ύλης στρεβλώνουν και παραμορφώνουν τον ιστό του χωροχρόνου γύρω τους. Ενεργούν σαν φακοί, φαίνονται να μεγεθύνουν και να λυγίζουν το φως που τους περνά από πιο μακρινά αντικείμενα.
Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως βαρυτικός φακός, είναι ορατό μόνο σε σπάνιες περιπτώσεις και μπορεί να εντοπιστεί μόνο από τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια. Ακόμα και οι συστάδες γαλαξιών, παρά το τεράστιο μέγεθός τους, παράγουν ελάχιστα βαρυτικά αποτελέσματα στο περιβάλλον τους. Ως επί το πλείστον προκαλούν αδύναμο φακό, κάνοντας ακόμη πιο απομακρυσμένες πηγές να εμφανίζονται ως ελαφρώς πιο ελλειπτικές στον ουρανό.
Ωστόσο, όταν η ευθυγράμμιση του συμπλέγματος και του απομακρυσμένου αντικειμένου είναι σωστή, τα εφέ μπορεί να είναι σημαντικά. Οι γαλαξίες στο παρασκήνιο μπορούν να φωτιστούν και να μετατραπούν σε δακτυλίους και τόξα φωτός, εμφανίζονται αρκετές φορές στην ίδια εικόνα. Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως ισχυρός φακός, βοήθησε τους αστρονόμους να χαρτογραφήσουν τη μαζική κατανομή στο MCS J0416.1-2403.
«Το βάθος των δεδομένων μας επιτρέπει να βλέπουμε πολύ αχνά αντικείμενα και μας επέτρεψε να αναγνωρίσουμε πιο έντονα φακούς γαλαξίες από ποτέ», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ Jauzac. «Παρόλο που ο ισχυρός φακός μεγεθύνει τους γαλαξίες στο παρασκήνιο, είναι ακόμα πολύ μακριά και πολύ αμυδρός. Το βάθος αυτών των δεδομένων σημαίνει ότι μπορούμε να εντοπίσουμε απέραντους γαλαξίες στο παρασκήνιο. Τώρα γνωρίζουμε περισσότερους από τέσσερις φορές περισσότερους γαλαξίες με έντονο φακό στο σύμπλεγμα από ό, τι πριν.
Χρησιμοποιώντας την Advanced Camera για έρευνες του Hubble, οι αστρονόμοι εντόπισαν 51 νέους γαλαξίες πολλαπλών εικόνων γύρω από το σύμπλεγμα, τετραπλασιάζοντας τον αριθμό που βρέθηκε σε προηγούμενες έρευνες. Αυτό το αποτέλεσμα επέτρεψε στη Jauzac και τους συναδέλφους της να υπολογίσουν την κατανομή της ορατής και σκοτεινής ύλης στο σύμπλεγμα και να παράγουν έναν πολύ περιορισμένο χάρτη της μάζας του.
Η συνολική μάζα μέσα στο σύμπλεγμα είναι 160 τρισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου, με αβεβαιότητα 0,5%. Είναι ο ακριβέστερος χάρτης που έχει παραχθεί ποτέ.
Αλλά ο Jauzac και οι συνεργάτες του δεν σκοπεύουν να σταματήσουν εδώ. Μια ακόμη πιο ακριβής εικόνα του σμήνους γαλαξιών θα πρέπει να περιλαμβάνει μετρήσεις και από αδύναμο φακό. Έτσι, η ομάδα θα συνεχίσει να μελετά το σύμπλεγμα χρησιμοποιώντας εξαιρετικά βαθιά απεικόνιση Hubble.
Θα χρησιμοποιήσουν επίσης επίγεια παρατηρητήρια για να μετρήσουν τυχόν μεταβολές στα φάσματα των γαλαξιών και επομένως να σημειώσουν τις ταχύτητες του περιεχομένου του σμήνους. Ο συνδυασμός όλων των μετρήσεων όχι μόνο θα βελτιώσει περαιτέρω τη λεπτομέρεια, αλλά θα παρέχει επίσης ένα τρισδιάστατο μοντέλο των γαλαξιών μέσα στο σύμπλεγμα, ρίχνοντας φως στην ιστορία και την εξέλιξή του.
Αυτό το έργο έγινε αποδεκτό για δημοσίευση στο Μηνιαίες Ειδοποιήσεις για τη Βασιλική Αστρονομία και είναι διαθέσιμο στο διαδίκτυο.
