Chế độ xem Hubble của cụm thiên hà khổng lồ MACS J0717.5 + 3745. Tín dụng:
NASA, ESA, Harald Ebeling (Đại học Hawaii tại Manoa) & Jean-Paul Kneib (LAM)
Đầu năm nay, các nhà thiên văn học sử dụng Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã có thể xác định được một sợi mỏng của vật chất tối dường như liên kết một cặp thiên hà xa xôi với nhau. Bây giờ, một dây tóc khác đã được tìm thấy và các nhà khoa học đã có thể tạo ra cái nhìn 3 chiều về dây tóc, lần đầu tiên vật chất tối khó phát hiện có thể được đo chi tiết như vậy. Kết quả của họ cho thấy dây tóc có khối lượng lớn và, các nhà nghiên cứu cho biết, nếu các phép đo này là đại diện cho phần còn lại của Vũ trụ, thì các cấu trúc này có thể chứa hơn một nửa khối lượng trong Vũ trụ.
Vật chất tối được cho là một phần của Vũ trụ ngay từ đầu, một phần còn lại từ Vụ nổ lớn tạo ra xương sống cho cấu trúc quy mô lớn của Vũ trụ.
Các bộ phim của mạng vũ trụ được mở rộng và rất lan tỏa, khiến chúng cực kỳ khó phát hiện, chứ đừng nói đến việc nghiên cứu trong 3D Châu Phi, tác giả chính của nghiên cứu.
Nhóm nghiên cứu đã kết hợp các hình ảnh có độ phân giải cao của khu vực xung quanh cụm thiên hà khổng lồ MACS J0717.5 + 3745 (hay gọi tắt là MACS J0717) - một trong những cụm thiên hà khổng lồ nhất được biết đến - và tìm thấy dây tóc kéo dài khoảng 60 triệu năm ánh sáng từ cụm.
Nhóm nghiên cứu cho biết các quan sát của họ cung cấp cái nhìn trực tiếp đầu tiên về hình dạng của giàn giáo mang lại cho Vũ trụ cấu trúc của nó. Họ đã sử dụng Hubble, Kính viễn vọng Subaru NAOJ và Kính viễn vọng Canada-Pháp-Hawaii, với dữ liệu quang phổ về các thiên hà bên trong nó từ Đài thiên văn WM Keck và Đài thiên văn Gemini. Phân tích các quan sát này cùng nhau đưa ra một cái nhìn hoàn chỉnh về hình dạng của dây tóc khi nó kéo dài ra khỏi cụm thiên hà gần như dọc theo đường ngắm của chúng ta.
Nhóm nghiên cứu đã trình bày chi tiết về công thức ăn trưa của họ để nghiên cứu về dây tóc rộng lớn nhưng lan tỏa. .
Thành phần đầu tiên: Một mục tiêu đầy hứa hẹn. Các lý thuyết về sự tiến hóa vũ trụ cho thấy các cụm thiên hà hình thành nơi các sợi của mạng vũ trụ gặp nhau, với các sợi nhỏ từ từ đưa vật chất vào các cụm. Từ nghiên cứu trước đây của chúng tôi về MACS J0717, chúng tôi biết rằng cụm này đang phát triển tích cực, và do đó, mục tiêu chính cho một nghiên cứu chi tiết về web vũ trụ, ông giải thích đồng tác giả Harald Ebeling (Đại học Hawaii tại Manoa, Hoa Kỳ), người đã lãnh đạo nhóm phát hiện MACS J0717 gần một thập kỷ trước.
Thành phần thứ hai: Kỹ thuật thấu kính hấp dẫn tiên tiến. Lý thuyết tương đối nổi tiếng của Albert Einstein, nói rằng đường đi của ánh sáng bị bẻ cong khi đi qua hoặc gần các vật thể có khối lượng lớn. Các sợi của mạng vũ trụ phần lớn được tạo thành từ vật chất tối [2] không thể nhìn thấy trực tiếp, nhưng khối lượng của chúng đủ để bẻ cong ánh sáng và làm biến dạng hình ảnh của các thiên hà dưới nền, trong một quá trình gọi là thấu kính hấp dẫn. Nhóm nghiên cứu đã phát triển các công cụ mới để chuyển đổi các biến dạng hình ảnh thành bản đồ đại chúng.
Thành phần thứ ba: Hình ảnh độ phân giải cao. Thấu kính hấp dẫn là một hiện tượng tinh tế, và nghiên cứu nó cần hình ảnh chi tiết. Các quan sát của Hubble cho phép nhóm nghiên cứu biến dạng chính xác trong hình dạng của nhiều thiên hà được thấu kính. Điều này lần lượt cho thấy nơi dây tóc vật chất tối ẩn. Thử thách, hung giải thích, đồng tác giả Jean-Paul Kneib (LAM, Pháp), đã tìm ra một mô hình của cụm sao hình phù hợp với tất cả các đặc điểm thấu kính mà chúng tôi quan sát được.
Cuối cùng: Đo khoảng cách và chuyển động. Các quan sát Hubble của cụm sao cho bản đồ hai chiều tốt nhất chưa có dây tóc, nhưng để xem hình dạng của nó trong 3D cần có các quan sát bổ sung. Hình ảnh màu [3], cũng như vận tốc thiên hà được đo bằng máy quang phổ [4], sử dụng dữ liệu từ các kính viễn vọng Subaru, CFHT, WM Keck và Gemini North (tất cả trên Mauna Kea, Hawaii), cho phép nhóm nghiên cứu định vị hàng ngàn thiên hà trong dây tóc và để phát hiện chuyển động của nhiều người trong số họ.
Một mô hình kết hợp thông tin vị trí và vận tốc cho tất cả các thiên hà này đã được xây dựng và sau đó tiết lộ hình dạng và hướng 3D của cấu trúc dây tóc. Kết quả là, nhóm nghiên cứu đã có thể đo lường các tính chất thực sự của cấu trúc sợi khó nắm bắt này mà không có sự không chắc chắn và sai lệch xuất phát từ việc chiếu cấu trúc lên hai chiều, như thường thấy trong các phân tích như vậy.
Các kết quả thu được đã đẩy các giới hạn của các dự đoán được thực hiện bởi công việc lý thuyết và mô phỏng số của web vũ trụ. Với chiều dài ít nhất 60 triệu năm ánh sáng, dây tóc MACS J0717 cực kỳ ngay cả trên quy mô thiên văn. Và nếu nội dung khối lượng của nó được đo bởi nhóm nghiên cứu có thể được coi là đại diện cho các sợi gần các cụm khổng lồ, thì các liên kết khuếch tán này giữa các nút của mạng vũ trụ có thể chứa nhiều khối lượng hơn (dưới dạng vật chất tối) so với các nhà lý thuyết dự đoán.
Thông tin thêm trong video HubbleCast ESA này:
Nguồn: ESA Hubble
