Hubbleův pohled na masivní galaktický cluster MACS J0717.5 + 3745. Kredit:
NASA, ESA, Harald Ebeling (Havajská univerzita v Manoa) a Jean-Paul Kneib (LAM)
Začátkem tohoto roku dokázali astronomové pomocí Hubbleovho vesmírného dalekohledu identifikovat tenké vlákno temné hmoty, které vypadalo, že váže pár vzdálených galaxií. Nyní bylo nalezeno další vlákno a vědci dokázali vyrobit trojrozměrný pohled na vlákno, poprvé, kdy se obtížně detekovatelná temná hmota mohla měřit tak podrobně. Jejich výsledky naznačují, že vlákno má vysokou hmotnost a vědci tvrdí, že pokud jsou tato měření reprezentativní pro zbytek vesmíru, mohou tyto struktury obsahovat více než polovinu veškeré hmoty ve vesmíru.
Temná hmota je považována za součást vesmíru od samého začátku, pozůstatek z Velkého třesku, který vytvořil páteř pro rozsáhlou strukturu vesmíru.
"Vlákna kosmického webu jsou nesmírně rozšířená a velmi rozptýlená, což znemožňuje jejich extrémní detekci, natož studium ve 3D," řekl Mathilde Jauzac z Laboratoire d'Astrophysique de Marseille ve Francii a University of KwaZulu-Natal, na jihu. Afrika, hlavní autor studie.
Tým kombinoval obrazy s vysokým rozlišením v oblasti kolem masivního galaktického seskupení MACS J0717.5 + 3745 (nebo zkráceně MACS J0717) - jednoho z nejznámějších známých klastrů galaxií - a zjistil, že se vlákno rozšiřuje asi o 60 milionů světelných let klastr.
Tým řekl, že jejich pozorování poskytují první přímý pohled na tvar lešení, které dává vesmíru jeho strukturu. Používali Hubble, dalekohled NAAR Subaru a dalekohled Kanada - Francie - Havaj s spektroskopickými údaji o galaxiích uvnitř observatoře WM Keck Observatory a Observatoř Gemini. Společná analýza těchto pozorování dává úplný pohled na tvar vlákna, které se rozprostírá od shluku galaxií téměř podél naší linie pohledu.
Tým podrobně popsal svůj „recept“, aby studoval obrovské, ale rozptýlené vlákno. .
První složka: Slibný cíl. Teorie kosmického vývoje naznačují, že se formují shluky galaxií, kde se setkávají vlákna kosmického webu, přičemž vlákna pomalu přelévají hmotu do shluků. "Z naší dřívější práce na MACS J0717 jsme věděli, že tento klastr se aktivně rozrůstá, a tak je hlavním cílem podrobné studie kosmického webu," vysvětluje spoluautor Harald Ebeling (Havajská univerzita v Manoa, USA), který vedl tým, který objevil MACS J0717 téměř před deseti lety.
Druhá složka: Pokročilé techniky gravitačních čoček. Slavná teorie obecné relativity Alberta Einsteina říká, že cesta světla je ohnutá, když prochází skrz nebo poblíž objektů s velkou hmotou. Vlákna kosmického rouna jsou z velké části tvořena temnou hmotou [2], kterou nelze přímo vidět, ale jejich hmotnost je dostatečná k tomu, aby ohýbala světlo a zkreslovala obrazy galaxií v pozadí v procesu zvaném gravitační čočka. Tým vyvinul nové nástroje pro převod zkreslení obrazu na hromadnou mapu.
Třetí složka: obrázky s vysokým rozlišením. Gravitační čočka je jemným jevem a její studium vyžaduje podrobné obrázky. Hubbleova pozorování umožňují týmu studovat přesnou deformaci ve tvaru četných čočkových galaxií. To zase ukazuje, kde se nachází vlákno skryté temné hmoty. „Výzvou,“ vysvětluje spoluautor Jean-Paul Kneib (LAM, Francie), „bylo najít model tvaru klastru, který by vyhovoval všem objektivům, které jsme pozorovali.“
Konečně: Měření vzdáleností a pohybů. Hubbleova pozorování shluku poskytují nejlepší dvourozměrnou mapu vlákna ještě, ale vidět jeho tvar ve 3D vyžaduje další pozorování. Barevné obrázky [3], jakož i rychlosti galaxií měřené spektrometry [4], využívající data z dalekohledů Subaru, CFHT, WM Keck a Gemini North (vše na Mauna Kea, Havaj), umožnily týmu lokalizovat tisíce galaxií uvnitř vlákna a detekovat pohyby mnoha z nich.
Byl vytvořen model, který kombinoval informace o poloze a rychlosti pro všechny tyto galaxie, a ten pak odhalil 3D tvar a orientaci vláknité struktury. V důsledku toho byl tým schopen měřit skutečné vlastnosti této nepolapitelné vláknité struktury bez nejasností a předpojatostí, které vycházejí z promítnutí struktury do dvou dimenzí, jak je v takových analýzách běžné.
Získané výsledky posouvají meze předpovědí teoretických prací a numerických simulací kosmického webu. S délkou nejméně 60 milionů světelných let je vlákno MACS J0717 extrémní i na astronomických měřítcích. A pokud jeho hmotnostní obsah, měřený týmem, může být považován za reprezentaci vláken poblíž obřích shluků, pak tato rozptýlená spojení mezi uzly vesmírné sítě může obsahovat ještě více hmoty (ve formě temné hmoty), než teoretici předpovídali.
Více informací v tomto videu ESA HubbleCast:
Zdroj: ESA Hubble
