Usando la Advanced Camera for Surveys di Hubble, gli astronomi sono stati in grado di tracciare una mappa della materia oscura invisibile in una galassia lontana, che ha permesso loro di creare una delle mappe più nitide e dettagliate della materia oscura nell'universo. Cercare una materia invisibile e indeterminata è un lavoro difficile, ma quello che gli astronomi hanno cercato di fare per oltre un decennio. Questa nuova mappa potrebbe anche fornire indizi su quell'altra roba misteriosa nell'universo - l'energia oscura - e quale ruolo ha giocato nei primi anni di formazione dell'universo.
Un team guidato da Dan Coe alla JPL ha usato Hubble per osservare Abell 1689, situato a 2,2 miliardi di anni luce di distanza. La gravità del grappolo, che proviene principalmente dalla materia oscura, si comporta come una lente d'ingrandimento cosmica, piegando e amplificando la luce proveniente da galassie distanti dietro di essa. Questo effetto, chiamato lente gravitazionale, produce immagini multiple, deformate e notevolmente ingrandite di quelle galassie, rendendo le galassie distorte e sfocate. Studiando le immagini distorte, gli astronomi hanno stimato la quantità di materia oscura all'interno del cluster. Se la gravità del cluster venisse solo dalle galassie visibili, le distorsioni del cristallino sarebbero molto più deboli.
Ciò che hanno scoperto suggerisce che gli ammassi di galassie potrebbero essersi formati prima del previsto, prima che la spinta dell'energia oscura ne inibisse la crescita.
L'energia oscura allontana le galassie allargando lo spazio tra loro, sopprimendo così la formazione di strutture giganti chiamate ammassi di galassie. Un modo in cui gli astronomi possono sondare questo tiro alla fune primordiale è attraverso la mappatura della distribuzione della materia oscura nei cluster.
"Le immagini con le lenti sono come un grande puzzle", ha detto Coe. "Qui abbiamo escogitato, per la prima volta, un modo per disporre la massa di Abell 1689 in modo tale che rifletta tutte queste galassie di fondo nelle loro posizioni osservate." Coe ha usato queste informazioni per produrre una mappa ad alta risoluzione della distribuzione della materia oscura del cluster di quanto fosse possibile prima.
Sulla base della loro mappa di massa ad alta risoluzione, Coe e i suoi collaboratori confermano i risultati precedenti, dimostrando che il nucleo di Abell 1689 è molto più denso nella materia oscura del previsto per un ammasso delle sue dimensioni, basato su simulazioni al computer della crescita della struttura. Abell 1689 si unisce a una manciata di altri gruppi ben studiati trovati con nuclei altrettanto densi. La scoperta è sorprendente, perché la spinta dell'energia oscura all'inizio della storia dell'universo avrebbe frenato la crescita di tutti gli ammassi di galassie.
"I cluster di galassie, quindi, avrebbero dovuto iniziare a formare miliardi di anni prima per raggiungere i numeri che vediamo oggi", ha detto Coe. “In passato, l'universo era più piccolo e densamente pieno di materia oscura. Abell 1689 sembra essere stato ben nutrito alla nascita dalla densa materia che la circonda nell'universo primordiale. Il cluster ha portato con sé questo grosso attraverso la sua vita adulta per apparire come lo osserviamo oggi. "
Gli astronomi stanno pianificando di studiare più ammassi per confermare la possibile influenza dell'energia oscura. Un importante programma di Hubble che analizzerà la materia oscura nei giganteschi ammassi di galassie è il rilevamento Cluster Lensing e Supernova con Hubble (CLASH). In questo sondaggio, il telescopio studierà 25 cluster per un totale di un mese nei prossimi tre anni. I cluster CLASH sono stati selezionati a causa della loro forte emissione di raggi X, indicando che contengono grandi quantità di gas caldo. Questa abbondanza significa che i cluster sono estremamente massicci. Osservando questi cluster, gli astronomi mapperanno le distribuzioni della materia oscura e cercheranno prove più conclusive della formazione precoce dei cluster e possibilmente della prima energia oscura.
