Một khảo sát của Hubble về các cụm thiên hà cho thấy MACS 1206, có vật chất tối làm cong các tia sáng ở xa.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng Kính thiên văn vũ trụ Hubble để chụp ảnh của cụm thiên hà MACS J1206.2-0847 - hoặc MACS 1206, cho ngắn gọn. Sự biến dạng rõ ràng của các thiên hà xa xôi trong nền của hình ảnh được gây ra bởi một chất vô hình gọi là vật chất tối, có trọng lực uốn cong và làm biến dạng các tia sáng của chúng.
Hình ảnh của MACS 1206, được NASA / ESA phát hành vào ngày 13 tháng 10 năm 2011, là một phần trong cuộc khảo sát mới về các cụm thiên hà của nhóm CLASH (The Cnước bóng Lđảm bảo Mộtthứ Skhảo sát upernova với Hubble), người đã quan sát sáu trong số 25 cụm thiên hà được nhắm mục tiêu nghiên cứu. Cuộc khảo sát sẽ cho phép các nhà thiên văn học xây dựng các bản đồ vật chất tối chi tiết của nhiều cụm thiên hà hơn bao giờ hết.
Bấm vào hình ảnh để xem mở rộng.
Trọng lực của vật chất tối uốn cong và làm biến dạng ánh sáng từ các thiên hà xa xôi trong hình ảnh Hubble này của cụm thiên hà MACS 1206. Tín dụng hình ảnh: NASA / ESA et al.
Các nhà thiên văn học sử dụng bản đồ vật chất tối để kiểm tra các kết quả trước đó nhưng đáng ngạc nhiên cho thấy vật chất tối được đóng gói dày đặc hơn trong các cụm so với một số mô hình dự đoán. Điều này có thể có nghĩa là các cụm thiên hà được lắp ráp sớm hơn nhiều nhà khoa học đã nghĩ.
Vật chất tối trong vũ trụ chỉ có thể được phát hiện bằng cách đo trọng lực của nó kéo theo vật chất hữu hình và làm cong sợi vải của không-thời gian như một tấm gương hội chợ.
Các cụm thiên hà như MACS 1206 là các phòng thí nghiệm hoàn hảo để nghiên cứu vật chất tối Hiệu ứng hấp dẫn vì nó là những cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ được giữ bởi trọng lực.Do lực hấp dẫn to lớn của chúng, các cụm hoạt động giống như các thấu kính vũ trụ khổng lồ, khuếch đại, làm biến dạng và bẻ cong bất kỳ ánh sáng nào đi qua chúng - một hiệu ứng được gọi là thấu kính hấp dẫn.
Hiệu ứng thấu kính cũng có thể tạo ra nhiều hình ảnh của cùng một đối tượng ở xa, như hiển nhiên trong hình Hubble ở trên. Cụ thể, số lượng và hình dạng rõ ràng của các thiên hà xa xôi nằm ngoài cụm thiên hà bị biến dạng khi ánh sáng đi qua, mang lại một phép đo hữu hình về khối lượng có trong khối giao thoa và cách phân bố của nó.
Kính thiên văn vũ trụ Hubble đang xem xét kỹ lưỡng 25 cụm thiên hà. Tín dụng hình ảnh: NASA / ESA
Các biến dạng thấu kính đáng kể là bằng chứng cho thấy thành phần khối lượng chiếm ưu thế của các cụm là vật chất tối. Các biến dạng sẽ yếu hơn rất nhiều nếu lực hấp dẫn của cụm sao chỉ đến từ vật chất nhìn thấy được.
MACS 1206 nằm cách Trái đất bốn tỷ năm ánh sáng. Hubble đã giúp các nhà thiên văn học CLASH khám phá ra 47 hình ảnh của 12 thiên hà xa xôi mới được xác định. Tìm rất nhiều hình ảnh trong một cụm là một khả năng độc đáo của Hubble.
Trong khi đó, Kính thiên văn rất lớn của Đài thiên văn Nam châu Âu đang quan sát quang phổ các cụm: Các dụng cụ phân tách ánh sáng của các thiên hà thành màu sắc thành phần của chúng, cho phép các nhà khoa học rút ra nhiều suy luận về nhiều tính chất của các thiên hà cụm, bao gồm cả khoảng cách và hóa trang của chúng .
Tận dụng hai máy ảnh mạnh mẽ của Hubble, cuộc khảo sát CLASH bao gồm phạm vi bước sóng rộng, từ tia cực tím đến cận hồng ngoại.
Các nhà thiên văn học cần các màu sắc đa dạng để ước tính khoảng cách đến các thiên hà được thấu kính và nghiên cứu chúng chi tiết hơn.
Thời đại khi các cụm đầu tiên hình thành không được biết chính xác nhưng ước tính ít nhất là chín tỷ năm trước và có thể lùi xa đến 12 tỷ năm trước. Nếu hầu hết các cụm trong khảo sát CLASH được phát hiện có sự tích lũy quá mức của vật chất tối trong lõi trung tâm của chúng, chúng có thể mang lại manh mối mới về nguồn gốc cấu trúc trong vũ trụ.
Điểm mấu chốt: Nhóm CLASH, sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble, đã bắt đầu một cuộc khảo sát các cụm thiên hà với mục đích nghiên cứu các hiệu ứng cong vênh hấp dẫn của vật chất tối. NASA / ESA đã phát hành hình ảnh vào ngày 13 tháng 10 năm 2011.