Погляд Хаббла на масивний галактичний кластер MACS J0717.5 + 3745. Кредит:
NASA, ESA, Харальд Ебелинг (Гавайський університет в Маноа) та Жан-Поль Кнайб (LAM)
На початку цього року астрономи, використовуючи космічний телескоп Хаббл, змогли виявити струнку нитку темної речовини, яка, здавалося, зв'язувала пару віддалених галактик разом. Тепер було знайдено ще одну нитку, і вченим вдалося створити 3-D розгляд нитки, вперше колись важко виявити темну речовину вдалося виміряти так детально. Їх результати свідчать про те, що нитка має високу масу, і, як вважають дослідники, якщо ці вимірювання є репрезентативними для решти Всесвіту, то ці структури можуть містити більше половини всієї маси у Всесвіті.
Вважається, що темна матерія була частиною Всесвіту з самого початку, залишком від Великого вибуху, що створило основу для масштабної структури Всесвіту.
"Нитки космічної павутини надзвичайно розширені і дуже розсіяні, що робить їх надзвичайно важкими для виявлення, не кажучи вже про вивчення в 3D", - сказала Матільда Яузак з Laboratoire d'Astrophysique de Marseille у Франції та Університету Квазулу-Наталь, на півдні Африка, провідний автор дослідження.
Команда поєднала зображення з високою роздільною здатністю регіону навколо масивного кластера галактик MACS J0717.5 + 3745 (або коротко MACS J0717) - одного з наймасовіших відомих кластерних галактик - і виявила, що нитка триває приблизно 60 мільйонів світлових років з моменту кластер
Команда заявила, що їх спостереження забезпечують перший безпосередній огляд форми риштування, що надає Всесвіту його структуру. Вони використовували Хаббл, телескоп Subaru NAOJ та телескоп Канада-Франція-Гаваї зі спектроскопічними даними про галактики в ньому з обсерваторії Кем Кек і обсерваторії Близнюків. Аналіз цих спостережень разом дає повний вигляд форми нитки, коли вона виходить із скупчення галактики майже вздовж нашої лінії зору.
Команда детально розказала свій «рецепт» вивчення величезної, але розсіяної нитки. .
Перший інгредієнт: перспективна мішень. Теорії космічної еволюції припускають, що галактичні скупчення утворюються там, де зустрічаються нитки космічної павутини, при цьому нитки повільно виводять речовину в скупчення. "З нашої попередньої роботи над MACS J0717 ми знали, що цей кластер активно зростає, і, таким чином, є головною ціллю для детального вивчення космічної павутини", - пояснює співавтор Харальд Ебелинг (Університет Гаваїв в Маноа, США), який очолював команду, яка відкрила MACS J0717 майже десять років тому.
Другий інгредієнт: вдосконалені методи гравітаційного лінзування. Відома теорія загальної відносності Альберта Ейнштейна говорить, що світловий шлях є зігнутим, коли він проходить через об'єкти з великою масою або поблизу них. Нитки космічної павутини в значній мірі складаються з темної речовини [2], яку неможливо побачити безпосередньо, але їхньої маси достатньо для згинання світла та спотворення зображень галактик на задньому плані в процесі, який називається гравітаційним лінзуванням. Команда розробила нові інструменти для перетворення спотворень зображення в масову карту.
Третій інгредієнт: зображення високої роздільної здатності. Гравітаційне лінзування - тонке явище, і для його вивчення потрібні детальні зображення. Спостереження Хаббла дозволяють команді вивчити точну деформацію у формах численних орендованих галактик. Це в свою чергу виявляє, де знаходиться прихована нитка темної речовини. "Завданням", - пояснює співавтор Жан-Пол Кнайб (LAM, Франція), - було знайти модель форми кластера, яка б відповідала всім характеристикам лінзи, які ми спостерігали.
Нарешті: Вимірювання відстаней і рухів. Спостереження Хаббла над кластером дають найкращу двовимірну карту нитки нитки, але щоб побачити її форму в 3D потрібні додаткові спостереження. Кольорові зображення [3], а також швидкості галактик, виміряні спектрометрами [4], використовуючи дані телескопів Subaru, CFHT, WM Keck та Gemini North (усі на Мауна-Кеа, Гаваї), дозволили команді знаходити тисячі галактик всередині нитки і для виявлення рухів багатьох з них.
Була побудована модель, що поєднувала інформацію про положення та швидкості для всіх цих галактик, що потім розкривало 3D форму та орієнтацію нитчастої структури. В результаті команда змогла виміряти справжні властивості цієї невловимої нитчастої структури без невизначеностей та упередженостей, які виникають від проектування структури на два виміри, як це часто в таких аналізах.
Отримані результати підштовхують межі прогнозів, зроблених теоретичною роботою та чисельним моделюванням космічної павутини. Маючи довжину щонайменше 60 мільйонів світлових років, нитка MACS J0717 надзвичайна навіть на астрономічних масштабах. І якщо його масовий вміст, виміряний командою, можна вважати репрезентативним нитками поблизу гігантських скупчень, то ці дифузні зв’язки між вузлами космічної павутини можуть містити навіть більше маси (у вигляді темної речовини), ніж прогнозували теоретики.
Більше інформації у цьому відео ESA HubbleCast:
Джерело: ESA Хаббл
