Sử dụng máy ảnh tiên tiến Hubble, để khảo sát, các nhà thiên văn học đã có thể lập biểu đồ vật chất tối vô hình trong một thiên hà xa xôi, cho phép họ tạo ra một trong những bản đồ vật chất tối sắc nét và chi tiết nhất trong vũ trụ. Tìm kiếm vật chất vô hình và không xác định là một công việc khó khăn, nhưng một điều mà các nhà thiên văn học đã cố gắng thực hiện trong hơn một thập kỷ. Bản đồ mới này cũng có thể cung cấp manh mối về thứ bí ẩn khác trong vũ trụ - năng lượng tối - và vai trò của nó trong vũ trụ Những năm đầu hình thành.
Một nhóm do Dan Coe dẫn đầu tại JPL đã sử dụng Hubble để xem xét Abell 1689, nằm cách đó 2,2 tỷ năm ánh sáng. Lực hấp dẫn cụm, phần lớn đến từ vật chất tối, hoạt động giống như một chiếc kính lúp vũ trụ, uốn cong và khuếch đại ánh sáng từ các thiên hà xa xôi phía sau nó. Hiệu ứng này, được gọi là thấu kính hấp dẫn, tạo ra nhiều hình ảnh bị cong vênh và phóng đại rất lớn của các thiên hà đó, làm cho các thiên hà trông bị méo và mờ. Bằng cách nghiên cứu các hình ảnh bị bóp méo, các nhà thiên văn học đã ước tính lượng vật chất tối trong cụm sao. Nếu trọng lực của cụm sao chỉ đến từ các thiên hà có thể nhìn thấy, các biến dạng thấu kính sẽ yếu hơn nhiều.
Những gì họ tìm thấy cho thấy các cụm thiên hà có thể đã hình thành sớm hơn dự kiến, trước khi sự thúc đẩy của năng lượng tối ngăn cản sự phát triển của chúng.
Năng lượng tối đẩy các thiên hà ra xa nhau bằng cách kéo dài không gian giữa chúng, do đó triệt tiêu sự hình thành các cấu trúc khổng lồ gọi là cụm thiên hà. Một cách mà các nhà thiên văn học có thể thăm dò sự giằng co nguyên thủy này là thông qua việc lập bản đồ phân bố vật chất tối trong các cụm.
Những hình ảnh được cho là giống như một câu đố lớn. Lần đầu tiên ở đây, chúng tôi đã tìm ra cách sắp xếp khối lượng của Abell 1689 sao cho nó bao gồm tất cả các thiên hà nền này đến các vị trí quan sát được của chúng. Coe đã sử dụng thông tin này để tạo ra một bản đồ có độ phân giải cao hơn về phân bố vật chất tối cụm cụm so với trước đây.
Dựa trên bản đồ khối có độ phân giải cao hơn, Coe và cộng sự đã xác nhận kết quả trước đó cho thấy lõi của Abell 1689 đậm đặc hơn vật chất tối so với dự kiến cho một cụm có kích thước của nó, dựa trên mô phỏng máy tính về sự tăng trưởng cấu trúc. Abell 1689 tham gia một số cụm nghiên cứu tốt khác được tìm thấy có lõi dày đặc tương tự. Phát hiện này thật đáng ngạc nhiên, bởi vì sự thúc đẩy của năng lượng tối sớm trong lịch sử Vũ trụ sẽ ngăn cản sự phát triển của tất cả các cụm thiên hà.
Do đó, các cụm thiên hà Galaxy đã phải bắt đầu hình thành hàng tỷ năm trước đó để xây dựng lên con số mà chúng ta thấy ngày nay, chuyên gia Coe cho biết. Vào thời kỳ trước, vũ trụ nhỏ hơn và dày đặc hơn với vật chất tối. Abell 1689 dường như được nuôi dưỡng tốt khi sinh bởi vật chất dày đặc xung quanh nó trong vũ trụ sơ khai. Các cụm đã mang số lượng lớn này với nó trong suốt cuộc đời trưởng thành của nó để xuất hiện khi chúng ta quan sát nó ngày hôm nay.
Các nhà thiên văn học đang lên kế hoạch nghiên cứu thêm các cụm để xác nhận ảnh hưởng có thể có của năng lượng tối. Một chương trình chính của Hubble sẽ phân tích vật chất tối trong các cụm thiên hà khổng lồ là khảo sát Cụm ống kính và Siêu tân tinh với Hubble (CLASH). Trong khảo sát này, kính viễn vọng sẽ nghiên cứu 25 cụm trong tổng cộng một tháng trong ba năm tới. Các cụm CLASH được chọn vì phát xạ tia X mạnh, cho thấy chúng chứa một lượng lớn khí nóng. Sự phong phú này có nghĩa là các cụm cực kỳ lớn. Bằng cách quan sát các cụm này, các nhà thiên văn học sẽ lập bản đồ phân bố vật chất tối và tìm kiếm bằng chứng thuyết phục hơn về sự hình thành cụm sớm và có thể là năng lượng tối sớm.
