Pomocí Hubbleovy pokročilé kamery pro průzkumy dokázali astronomové zmapovat neviditelnou temnou hmotu ve vzdálené galaxii, což jim umožnilo vytvořit jednu z nejostřejších a nejpodrobnějších map temné hmoty ve vesmíru. Hledání neviditelné a neurčité záležitosti je obtížná práce, ale ta, kterou se astronomové pokoušejí dělat přes deset let. Tato nová mapa by také mohla poskytnout vodítka k těm dalším tajemným věcem ve vesmíru - temné energii - a jaké roli to hrálo v raných formativních letech vesmíru.
Tým vedený Danem Coem v JPL použil Hubble k pohledu na Abell 1689, vzdáleného 2,2 miliardy světelných let. Gravitace klastru, která většinou pochází z temné hmoty, působí jako kosmické zvětšovací sklo, které ohýbá a zesiluje světlo ze vzdálených galaxií za ním. Tento efekt, nazývaný gravitační čočka, vytváří několik, pokřivených a velmi zvětšených obrazů těchto galaxií, takže galaxie vypadají zdeformované a nejasné. Studiem zkreslených obrazů astronomové odhadli množství temné hmoty uvnitř shluku. Pokud by gravitace klastru pocházela pouze z viditelných galaxií, zkreslení čočky by bylo mnohem slabší.
To, co našli, naznačuje, že galaktické shluky se možná vytvořily dříve, než se očekávalo, dříve než růst temné energie potlačil.
Temná energie tlačí galaxie od sebe navzájem tím, že protahuje prostor mezi nimi, čímž potlačuje vytváření obřích struktur nazývaných klastry galaxií. Jedním ze způsobů, jak mohou astronomové sondovat toto prapůvodní přetahování, je mapování distribuce temné hmoty v kupách.
"Snímky s čočkami jsou jako velká skládačka," řekl Coe. "Tady jsme poprvé přišli na způsob, jak uspořádat hmotu Abell 1689 tak, aby všechny tyto galaxie v pozadí rozptylovala do jejich pozorovaných pozic." Coe použil tyto informace k vytvoření mapy s vyšším rozlišením distribuce temné hmoty klastru, než bylo možné dříve.
Na základě jejich masové mapy s vyšším rozlišením Coe a jeho spolupracovníci potvrzují předchozí výsledky, což ukazuje, že jádro Abell 1689 je v husté temné hmotě mnohem hustší, než se očekávalo, na základě počítačových simulací růstu struktury. Abell 1689 se připojí k hrstce dalších dobře prozkoumaných shluků, které mají podobně hustá jádra. Toto zjištění je překvapivé, protože tlačení temné energie na počátku dějin vesmíru by zastavilo růst všech shluků galaxií.
"Klastry galaxií by proto musely začít tvořit miliardy let dříve, aby se zvýšily na počet, který dnes vidíme," řekl Coe. "V dřívějších dobách byl vesmír menší a hustěji plný temné hmoty." Zdá se, že Abell 1689 byl při narození dobře živen hustou hmotou, která ji obklopovala v raném vesmíru. Shluk nesl tento objem s sebou skrz svůj dospělý život, aby se objevil, jak jej dnes pozorujeme.
Astronomové plánují studovat více shluků, aby potvrdili možný vliv temné energie. Hlavním Hubbleovým programem, který bude analyzovat temnou hmotu v gigantických klastrech galaxií, je Cluster Lensing a Supernova průzkum s Hubbleem (CLASH). V tomto průzkumu bude dalekohled během následujících tří let studovat celkem 25 shluků po dobu jednoho měsíce. Klastry CLASH byly vybrány kvůli jejich silné rentgenové emisi, což naznačuje, že obsahují velká množství horkého plynu. Tato hojnost znamená, že klastry jsou nesmírně masivní. Při pozorování těchto shluků astronomové zmapují rozdělení temné hmoty a budou hledat přesvědčivější důkazy o časném vytváření shluků a možná i časné temné energii.
