Mléčná dráha měří 100 až 120 tisíc světelných let, což je vzdálenost, která vzdoruje představivosti. Klastry galaxií, které tvoří stovky až tisíce galaxií rojících se pod kolektivním gravitačním tahem, však mohou překlenout desítky milionů světelných let.
Tyto masivní shluky jsou složitou souhra mezi srážejícími se galaxiemi a temnou hmotou. Zdá se, že je nemožné přesně zmapovat. Ale mezinárodní tým astronomů, kteří používají Hubbleův kosmický dalekohled NASA / ESA, to přesně udělal - přesně zmapoval klastr galaxií, dabovaný MCS J0416.1–2403, vzdálený 4,5 miliardy světelných let.
"Ačkoli už víme, jak mapovat hmotu shluku pomocí silného objektivu více než dvacet let, trvalo dlouho, než jsme dostali dalekohledy, které dokážou dostatečně hluboká a ostrá pozorování, a aby naše modely byly pro nás dostatečně sofistikované." mapovat v tak nebývalém detailu systém tak komplikovaný jako MCS J0416.1–2403, “uvedl spoluautor Jean-Paul Kneib v tiskové zprávě.
Měření množství a distribuce hmoty ve vzdálených objektech může být velmi obtížné. Obzvláště když tři čtvrtiny veškeré hmoty ve vesmíru je temná hmota, kterou nelze přímo vidět, protože nevyzařuje ani neodráží žádné světlo. Interaguje pouze gravitací.
Ale naštěstí se velké shluky hmoty deformují a deformují strukturu časoprostoru kolem nich. Jako čočky vypadají, že zvětšují a ohýbají světlo, které je prochází kolem vzdálenějších objektů.
Tento efekt, známý jako gravitační čočka, je viditelný pouze ve vzácných případech a lze jej spatřit pouze u největších dalekohledů. Dokonce i klastry galaxií, navzdory jejich obrovské velikosti, vytvářejí minimální gravitační účinky na jejich okolí. Z velké části způsobují slabé čočky, takže ještě vzdálenější zdroje se objevují na obloze jen jako nepatrně eliptičtější.
Pokud je však zarovnání clusteru a vzdáleného objektu v pořádku, efekty mohou být značné. Galaxie v pozadí lze rozjasnit a přeměnit na prstence a oblouky světla a několikrát se objevit na stejném obrázku. Právě tento efekt, známý jako silné čočky, pomohl astronomům zmapovat distribuci hmoty v MCS J0416.1–2403.
"Hloubka dat nám umožňuje vidět velmi slabé objekty a umožnila nám identifikovat silněji objektivové galaxie než kdykoli předtím," uvedl hlavní autor Dr. Jauzac. "I když silné čočky zvětšují pozadí galaxií, jsou stále velmi daleko a velmi slabé." Hloubka těchto dat znamená, že můžeme identifikovat neuvěřitelně vzdálené galaxie na pozadí. Nyní víme o více než čtyřnásobném počtu silně čočkových galaxií ve shluku než předtím. “
Pomocí Hubbleovy pokročilé kamery pro průzkumy astronomové identifikovali 51 nových mnohonásobně zobrazených galaxií kolem shluku a ztrojnásobili tak počet nalezený v předchozích průzkumech. Tento efekt umožnil Jauzac a její kolegové vypočítat distribuci viditelné a tmavé hmoty v klastru a vytvořit vysoce omezenou mapu její hmotnosti.
Celková hmotnost v klastru je 160 bilionůkrát větší než hmotnost Slunce s nejistotou 0,5%. Je to nejpřesnější mapa, jakou kdy vznikl.
Jauzac a jeho kolegové se ale v plánu neplánují zastavit. Ještě přesnější obrázek galaktického clusteru bude muset zahrnovat i měření od slabých čoček. Tým bude tedy pokračovat ve studiu klastru pomocí ultra-hlubokého Hubbleova zobrazování.
Budou také používat pozemní observatoře k měření všech posunů ve spektrech galaxií, a proto si všimnou rychlostí obsahu shluku. Kombinace všech měření nejen dále zlepší detaily, ale také poskytne 3D model galaxií v klastru a osvětlí jeho historii a vývoj.
Tato práce byla přijata k uveřejnění v EU Měsíční oznámení královské astronomie a je k dispozici online.
