Linnunrata mittaa 100 - 120 tuhatta valovuotta poikki, etäisyys, joka uhmaa mielikuvitusta. Mutta galaksiklusterit, jotka käsittävät satoja tai tuhansia galakseja, jotka parvivat kollektiivisen painovoiman vaikutuksesta, voivat ulottua kymmeniä miljoonia valovuosia.
Nämä massiiviset klusterit ovat monimutkainen vuorovaikutus törmäävien galaksien ja tumman aineen välillä. Niitä ei voida näyttää tarkalleen. Mutta nyt NASA / ESA-Hubble-avaruusteleskooppia käyttävä kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on tehnyt juuri tämän - kartoittanut tarkalleen galaksiklusterin, nimeltään MCS J0416.1–2403, 4,5 miljardin valovuoden päässä.
”Vaikka olemme tienneet, kuinka klusterin massa voidaan kartoittaa vahvoilla linsseillä jo yli kaksikymmentä vuotta, on kulunut kauan hankkia kaukoputket, jotka pystyvät tekemään riittävän syviä ja teräviä havaintoja, ja jotta mallimme muuttuisivat meille tarpeeksi hienostuneiksi. kartoittaa sellaisella ennennäkemättömällä yksityiskohdalla, että järjestelmä on niin monimutkainen kuin MCS J0416.1–2403 ”, sanoo avustaja Jean-Paul Kneib lehdistötiedotteessa.
Massan määrän ja jakauman mittaaminen etäisissä kohteissa voi olla erittäin vaikeaa. Varsinkin kun kolme neljäsosaa kaikesta maailmankaikkeuden aineesta on tummaa ainetta, jota ei voida nähdä suoraan, koska se ei säteile tai heijasta mitään valoa. Se on vuorovaikutuksessa vain painovoiman avulla.
Mutta onneksi suuret aineen kohoumat vääristyvät ja vääristävät ympäröivän avaruuden ajan kangasta. Toimivat kuin linssit, ne näyttävät suurentavan ja taivuttavan valoa, joka kulkee niiden ohitse kaukaisemmista esineistä.
Tämä vaikutus, joka tunnetaan nimellä painovoimaobjektiivi, on näkyvissä vain harvoissa tapauksissa ja se voidaan havaita vain suurimmissa teleskoopeissa. Jopa galaksiklusterit tuottavat massiivisesta koostaan huolimatta minimaaliset painovoimavaikutukset ympäristöönsä. Suurimmaksi osaksi ne aiheuttavat heikkoa linssinmuodostusta, jolloin vielä kauempana olevat lähteet näkyvät taivaalla vain hiukan elliptisinä.
Kuitenkin kun klusterin ja kaukana olevan kohteen kohdistus on oikein, vaikutukset voivat olla merkittäviä. Taustagalaksit voidaan sekä kirkastaa että muuntaa renkaiksi ja valokaareiksi, jotka esiintyvät useita kertoja samassa kuvassa. Juuri tämä vaikutus, joka tunnetaan voimakkaana linssinä, auttoi tähtitieteilijöitä kartoittamaan massajakauman MCS J0416.1–2403: ssa.
"Tietojen syvyys antaa meille nähdä hyvin heikot esineet ja on antanut meille mahdollisuuden tunnistaa voimakkaammin linssillä varustetut galaksit kuin koskaan ennen", sanoi pääkirjailija Dr. Jauzac. ”Vaikka vahvat linssit suurentavat taustagalakseja, ne ovat silti kaukana ja hyvin heikot. Näiden tietojen syvyys tarkoittaa, että voimme tunnistaa uskomattoman kaukana olevat taustagalaksit. Nyt tiedämme klusterissa yli neljä kertaa niin paljon linssillä varustettuja galakseja kuin aiemmin. "
Käyttämällä Hubblen Advanced Camera for Surveys -kameraa, tähtitieteilijät tunnistivat 51 uutta moninkertaisen kuvan galaksia klusterin ympärillä, nelinkertaistaen aiempien tutkimusten lukumäärän. Tämä vaikutus on antanut Jauzacille ja hänen kollegoilleen mahdollisuuden laskea näkyvän ja tumman aineen jakauma klusterissa ja tuottaa erittäin rajoitettu kartta sen massasta.
Klusterin kokonaismassa on 160 biljoonaa kertaa auringon massa, epävarmuudella 0,5%. Se on tarkin kartta, joka on koskaan tuotettu.
Mutta Jauzac ja kollegat eivät aio lopettaa täällä. Vielä tarkempi kuva galaksiklusterista sisältää myös mittaukset heikosta linssistä. Joten ryhmä jatkaa klusterin tutkimista ultrapohjaisella Hubble-kuvankäsittelyllä.
He käyttävät myös maanpäällisiä observatorioita mittaamaan galaksien spektrien muutoksia ja huomioimaan sen vuoksi klusterin sisällön nopeudet. Kaikkien mittausten yhdistäminen ei vain paranna yksityiskohtia entisestään, vaan tarjoaa myös 3D-mallin klusterin galakseista, valaiseen sen historiaa ja kehitystä.
Tämä työ on hyväksytty julkaisemiseen Kuukausittaiset ilmoitukset kuninkaallisesta tähtitiedestä ja on saatavana verkossa.
