Käyttämällä Hubblen Advanced Camera for Surveys -kampanjaa, tähtitieteilijät ovat pystyneet kartoittamaan näkymättömän tumman aineen kaukaisessa galaksissa, mikä antoi heille mahdollisuuden luoda yksi maailmankaikkeuden terävimmistä ja yksityiskohtaisimmista tumman aineen kartoista. Näkymättömän ja määrittelemättömän aineen etsiminen on vaikea työ, mutta sellainen, jota tähtitieteilijät ovat yrittäneet tehdä yli kymmenen vuoden ajan. Tämä uusi kartta saattaa myös antaa vihjeitä muista maailmankaikkeuden salaperäisistä asioista - tummasta energiasta - ja mikä rooli sillä oli maailmankaikkeuden varhaisissa muodostumisvuosissa.
JPL: n Dan Coen johtama ryhmä käytti Hubblea katsomaan Abell 1689: tä, joka sijaitsee 2,2 miljardin valovuoden päässä. Klusterin painovoima, joka tulee enimmäkseen pimeästä aineesta, toimii kuin kosminen suurennuslasi, taivuttamalla ja vahvistamalla valoa sen takana olevista kaukaisista galakseista. Tämä vaikutus, jota kutsutaan gravitaatiolinssiksi, tuottaa useita, vääntyneitä ja huomattavasti suurennettuja kuvia näistä galakseista, jolloin galaksit näyttävät vääristyneiltä ja sumeailta. Tutkiessa vääristyneitä kuvia astronomit arvioivat tumman aineen määrän klusterissa. Jos klusterin painovoima tulisi vain näkyvistä galakseista, linssin vääristymät olisivat paljon heikompia.
Heidän löytönsä perusteella voidaan todeta, että galaksiklusterit ovat saattaneet muodostua odotettua aikaisemmin, ennen kuin pimeän energian työntäminen esti niiden kasvua.
Pimeä energia työntää galaksit erilleen toisistaan venyttämällä niiden välistä tilaa ja estää siten galaksiklusteriksi kutsuttujen jättiläisrakenteiden muodostumisen. Yksi tapa, jolla tähtitieteilijät voivat koettaa tämän sotaa edeltävän hinauksen, on kartoittaa tumman aineen jakauma klustereissa.
"Linssillä varustetut kuvat ovat kuin iso palapeli", Coe sanoi. "Täällä olemme keksineet ensimmäistä kertaa tavan järjestää Abell 1689: n massa siten, että se linssittää kaikki nämä taustagalaksit havaittuihin paikkoihinsa." Coe käytti näitä tietoja tuottaakseen korkeamman resoluution kartan klusterin tumman aineen jakautumisesta kuin ennen oli mahdollista.
Korkeamman resoluution massakartan perusteella Coe ja hänen yhteistyökumppaninsa vahvistivat aiemmat tulokset, jotka osoittavat, että Abell 1689: n ydin on paljon tiheämpi pimeässä aineessa kuin mitä sen koon koko klusterille odotettiin rakenteen kasvun simulointien perusteella. Abell 1689 liittyy kourallinen muihin tutkittuihin klustereihin, joilla on todettu olevan samoin tiheitä ytimiä. Löytö on yllättävää, koska tumman energian työntäminen maailmankaikkeuden varhaisessa vaiheessa olisi hidastanut kaikkien galaksiklusterien kasvua.
"Galaksiklusterien olisi sen vuoksi pitänyt alkaa muodostua miljardeja vuosia aikaisemmin voidakseen rakentua nykyisiin numeroihin", Coe sanoi. ”Aikaisemmin maailmankaikkeus oli pienempi ja tiheämmin pakattu tumma-aineeseen. Abell 1689 näyttää olevan synnyttänyt hyvin syntymän aikaisessa universumissa sitä ympäröivän tiheän aineen avulla. Klusteri on kannut tämän joukon mukanaan aikuiselämänsä aikana näkyäkseen tänään.
Tähtitieteilijät suunnittelevat tutkimuksen lisää klustereita varmistaakseen pimeän energian mahdollisen vaikutuksen. Tärkeä Hubble-ohjelma, joka analysoi gigantisten galaksiklusterien tummaa ainetta, on Cluster Lensing and Supernova -kysely Hubblella (CLASH). Tässä tutkimuksessa kaukoputki tutkii 25 klusteria yhteensä yhden kuukauden ajan seuraavien kolmen vuoden aikana. CLASH-klusterit valittiin niiden voimakkaan röntgensäteilyn vuoksi, mikä osoittaa, että ne sisältävät suuria määriä kuumaa kaasua. Tämän runsauden vuoksi klusterit ovat erittäin massiivisia. Tarkkailemalla näitä klustereita, tähtitieteilijät kartoittavat tumman aineen jakaumat ja etsivät vakuuttavampaa näyttöä rypäleiden varhaisesta muodostumisesta ja mahdollisesti aikaisesta pimeästä energiasta.
