Opțiunea Hubble despre clusterul masiv de galaxie MACS J0717.5 + 3745. Credit:
NASA, ESA, Harald Ebeling (Universitatea din Hawaii la Manoa) și Jean-Paul Kneib (LAM)
La începutul acestui an, astronomii care folosesc Telescopul spațial Hubble au putut identifica un filament subțire de materie întunecată care părea să lege o pereche de galaxii îndepărtate împreună. Acum, a fost găsit un alt filament, iar oamenii de știință au reușit să producă o vedere în 3-D a filamentului, prima dată când materia întunecată dificil de detectat a putut fi măsurată în asemenea detalii. Rezultatele lor sugerează că filamentul are o masă mare și, spun cercetătorii, că dacă aceste măsurători sunt reprezentative pentru restul Universului, atunci aceste structuri pot conține mai mult de jumătate din toată masa din Univers.
Materia întunecată se crede că a făcut parte din Univers încă de la început, o restul de la Big Bang care a creat coloana vertebrală pentru structura pe scară largă a Universului.
„Filamentele de pe reteaua cosmică sunt extrem de extinse și foarte difuze, ceea ce le face extrem de dificil de detectat, cu atât mai puțin să studiem în 3D”, a spus Mathilde Jauzac, de la Laboratoire d’Astrophysique de Marseille din Franța și Universitatea din KwaZulu-Natal, din sud. Africa, autorul principal al studiului.
Echipa a combinat imagini de înaltă rezoluție din regiunea din jurul grupului de galaxii masive MACS J0717.5 + 3745 (sau MACS J0717 pentru scurt) - unul dintre cele mai masive clustere de galaxie cunoscute - și a descoperit că filamentul se extinde la aproximativ 60 de milioane de ani lumină de la clusterul.
Echipa a spus că observațiile lor oferă prima privire directă a formei schelei care conferă Universului structura sa. Au folosit Hubble, Telescoapul Subaru din cadrul NAOJ și Telescopul Canada-Franța-Hawaii, cu date spectroscopice despre galaxiile din cadrul Observatorului WM Keck și al Observatorului Gemeni. Analizarea acestor observații oferă o viziune completă a formei filamentului pe măsură ce se extinde din clusterul galaxiei aproape de-a lungul liniei noastre de vedere.
Echipa a detaliat „rețeta” lor pentru studierea filamentului vast, dar difuz. .
Primul ingredient: O țintă promițătoare. Teoriile evoluției cosmice sugerează că formele de galaxii se formează acolo unde se întâlnesc filamente ale pânzei cosmice, iar filamentele încetează încet materia în cluster. „Din lucrările anterioare la MACS J0717, știam că acest cluster este în creștere activă și, prin urmare, o țintă principală pentru un studiu detaliat al rețelei cosmice”, explică co-autorul Harald Ebeling (Universitatea din Hawaii din Manoa, SUA), care a condus echipa care a descoperit MACS J0717 în urmă cu aproape un deceniu.
Al doilea ingredient: tehnici avansate de lentila gravitațională. Celebra teorie a relativității generale a lui Albert Einstein spune că calea luminii este îndoită când trece prin obiecte sau în apropiere cu o masă mare. Filamentele pânzei cosmice sunt în mare parte formate din materie întunecată [2] care nu pot fi văzute direct, dar masa lor este suficientă pentru a îndoi lumina și a distorsiona imaginile galaxiilor în fundal, într-un proces numit lentilă gravitațională. Echipa a dezvoltat noi instrumente pentru a transforma distorsiunile imaginii într-o hartă de masă.
Al treilea ingredient: Imagini de înaltă rezoluție. Obiectivul gravitațional este un fenomen subtil, iar studierea acestuia are nevoie de imagini detaliate. Observațiile Hubble permit echipei să studieze deformarea precisă în formele numeroase galaxii lentile. La rândul său, aceasta relevă locul în care se află filamentul ascuns de materie întunecată. „Provocarea”, explică co-autorul Jean-Paul Kneib (LAM, Franța), „a fost să găsim un model cu forma clusterului care să se potrivească cu toate caracteristicile de obiectivare pe care le-am observat.”
În cele din urmă: Măsurători ale distanțelor și mișcărilor. Observațiile lui Hubble cu privire la cluster oferă cea mai bună hartă bidimensională încă a unui filament, dar pentru a-i vedea forma în 3D au fost necesare observații suplimentare. Imaginile color [3], precum și viteza galaxiei măsurate cu spectrometre [4], folosind date de la telescoapele Subaru, CFHT, WM Keck și Gemini North (toate pe Mauna Kea, Hawaii), au permis echipei să localizeze mii de galaxii în filament și pentru a detecta mișcările multora dintre ele.
A fost construit un model care a combinat informațiile de poziție și de viteză pentru toate aceste galaxii și a dezvăluit apoi forma și orientarea 3D a structurii filamentare. Drept urmare, echipa a putut măsura adevăratele proprietăți ale acestei structuri filamentare evazive, fără incertitudinile și prejudecățile care provin din proiectarea structurii pe două dimensiuni, așa cum se întâmplă în astfel de analize.
Rezultatele obținute împing limitele predicțiilor realizate prin lucrări teoretice și simulări numerice ale pânzei cosmice. Cu o lungime de cel puțin 60 de milioane de ani-lumină, filamentul MACS J0717 este extrem chiar și pe scări astronomice. Și dacă conținutul său de masă, măsurat de echipă, poate fi considerat reprezentativ pentru filamentele din apropierea grupurilor gigantice, atunci aceste legături difuze între nodurile de pe pânza cosmică pot conține și mai multă masă (sub formă de materie întunecată) decât au prezis teoreticienii.
Mai multe informații în acest videoclip ESA HubbleCast:
Sursa: ESA Hubble
