Чумацький Шлях вимірює від 100 до 120 тисяч світлових років на відстань, яка не піддає уяві. Але скупчення галактик, що складаються з сотень до тисяч галактик, що кочуються під колективним гравітаційним тягою, можуть охопити десятки мільйонів світлових років.
Ці масивні скупчення є складною взаємодією між галактиками, що стикаються, і темною речовиною. Здається, неможливо точно скласти карту. Але зараз міжнародна команда астрономів, що використовують космічний телескоп Хаббл NASA / ESA, зробила саме це - точно картографував кластерний галактик, що отримав назву MCS J0416.1-2403, що знаходився на відстані 4,5 мільярда світлових років.
"Хоча ми знаємо, як скласти масу кластера за допомогою сильних лінз протягом більше двадцяти років, потрібен тривалий час, щоб отримати телескопи, які зможуть зробити досить глибокі та різкі спостереження, і щоб наші моделі стали досить складними для нас відобразити з такою безпрецедентною деталізацією систему, настільки складну, як MCS J0416.1-2403 ", - сказав співавтор Жан-Поль Кнайб у прес-релізі.
Вимірювання кількості та розподілу маси у віддалених об'єктах може бути надзвичайно важким. Особливо, коли три чверті всієї матерії у Всесвіті - це темна матерія, яку неможливо побачити безпосередньо, оскільки вона не випромінює і не відбиває жодного світла. Він взаємодіє лише гравітацією.
Але, на щастя, великі грудочки речовини викривляються і спотворюють тканину простору-часу навколо них. Діючи як лінзи, вони, схоже, збільшують і згинають світло, що проходить повз них від більш віддалених предметів.
Цей ефект, відомий як гравітаційне лінзування, видно лише в рідкісних випадках і його можуть помітити лише найбільші телескопи. Навіть галактичні скупчення, незважаючи на їх масивні розміри, виробляють мінімальний гравітаційний вплив на їх оточення. Здебільшого вони викликають слабке лінзування, завдяки чому ще більш віддалені джерела видаються лише трохи еліптичнішими по небу.
Однак, коли вирівнювання кластера та віддаленого об'єкта є правильним, ефекти можуть бути істотними. Фонові галактики можуть бути як яскравішими, так і перетворюватися в кільця і дуги світла, з’являючись кілька разів на одному зображенні. Саме цей ефект, відомий як сильне лінзування, допоміг астрономам відобразити масовий розподіл у MCS J0416.1-2403.
"Глибина даних дозволяє нам бачити дуже слабкі об'єкти і дозволила нам ідентифікувати більш сильно опущені галактики, ніж будь-коли раніше", - сказав головний автор д-р Яузак. «Навіть незважаючи на те, що сильне лінзування збільшує фонові галактики, вони ще дуже далекі і дуже слабкі. Глибина цих даних означає, що ми можемо виявити неймовірно далекі фонові галактики. Зараз ми знаємо про більш ніж у чотири рази більше галактик із сильною лінзою в кластері, ніж ми раніше ».
Використовуючи вдосконалену камеру Хаббла для опитувань, астрономи виявили 51 нову множину зображених галактик навколо кластеру, вчетверо збільшивши число, виявлене в попередніх опитуваннях. Цей ефект дозволив Яузаку та її колегам обчислити розподіл видимої та темної речовини в кластері та створити сильно обмежену карту її маси.
Загальна маса всередині кластера в 160 трильйонів разів перевищує масу Сонця з невизначеністю 0,5%. Це найточніша карта, яку коли-небудь виготовляли.
Але Яузак та його колеги не планують зупинятися тут. Ще більш точну картину галактичного скупчення доведеться включати і вимірювання зі слабкої лінзи. Таким чином, команда продовжить вивчати кластер із використанням надглибоких зображень на Хаббла.
Вони також використовуватимуть наземні обсерваторії для вимірювання будь-яких зрушень у спектрах галактик і, отже, відзначають швидкості вмісту кластера. Поєднання всіх вимірювань не тільки ще більше покращить деталізацію, але й надасть 3D-модель галактик всередині кластера, проливаючи світло на її історію та еволюцію.
Ця робота була прийнята до публікації в Щомісячні повідомлення Королівської астрономії і доступний в Інтернеті.
