Dải Ngân hà có chiều dài từ 100 đến 120 nghìn năm ánh sáng, một khoảng cách thách thức trí tưởng tượng. Nhưng các cụm thiên hà, bao gồm hàng trăm đến hàng ngàn thiên hà đang tràn vào dưới một lực hấp dẫn tập thể, có thể kéo dài hàng chục triệu năm ánh sáng.
Những cụm khổng lồ này là sự tương tác phức tạp giữa các thiên hà va chạm và vật chất tối. Họ dường như không thể lập bản đồ chính xác. Nhưng giờ đây, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế sử dụng Kính thiên văn vũ trụ Hubble của NASA / ESA đã thực hiện chính xác điều này - lập bản đồ chính xác cho một cụm thiên hà, được đặt tên là MCS J0416.1 Chuyện2403, cách xa 4,5 tỷ năm ánh sáng.
Mặc dù chúng ta đã biết cách lập bản đồ khối của cụm sao bằng cách sử dụng thấu kính mạnh trong hơn hai mươi năm, nhưng phải mất một thời gian dài để kính viễn vọng có thể quan sát đủ sâu và sắc nét, và để các mô hình của chúng ta trở nên đủ tinh vi đối với chúng ta để lập bản đồ, với chi tiết chưa từng có như vậy, một hệ thống phức tạp như MCS J0416.1 Lỗi2403, đồng cho biết đồng tác giả Jean-Paul Kneib trong một thông cáo báo chí.
Đo lường số lượng và phân phối khối lượng trong các vật thể ở xa có thể cực kỳ khó khăn. Đặc biệt là khi ba phần tư của tất cả vật chất trong Vũ trụ là vật chất tối, không thể nhìn thấy trực tiếp vì nó không phát ra hoặc phản chiếu bất kỳ ánh sáng nào. Nó chỉ tương tác bởi trọng lực.
Nhưng may mắn là những khối vật chất lớn cong vênh và làm biến dạng kết cấu không gian xung quanh chúng. Hoạt động như ống kính, chúng dường như phóng to và bẻ cong ánh sáng truyền qua chúng từ những vật thể ở xa hơn.
Hiệu ứng này, được gọi là thấu kính hấp dẫn, chỉ có thể nhìn thấy trong những trường hợp hiếm hoi và chỉ có thể được phát hiện bởi các kính thiên văn lớn nhất. Ngay cả các cụm thiên hà, mặc dù có kích thước khổng lồ, tạo ra hiệu ứng hấp dẫn tối thiểu đối với môi trường xung quanh. Đối với hầu hết các phần chúng gây ra thấu kính yếu, làm cho các nguồn thậm chí xa hơn xuất hiện khi chỉ có hình elip hơn một chút trên bầu trời.
Tuy nhiên, khi sự liên kết của cụm và đối tượng ở xa là vừa phải, các hiệu ứng có thể là đáng kể. Các thiên hà nền có thể được làm sáng và biến thành các vòng và vòng cung ánh sáng, xuất hiện nhiều lần trong cùng một hình ảnh. Chính hiệu ứng này, được gọi là thấu kính mạnh, giúp các nhà thiên văn học lập bản đồ phân bố khối lượng trong MCS J0416.1 Lần2403.
Tiến sĩ Jauzac cho biết, độ sâu của dữ liệu cho phép chúng ta nhìn thấy các vật thể rất mờ và cho phép chúng ta xác định các thiên hà có thấu kính mạnh hơn bao giờ hết. Mặc dù ống kính mạnh làm phóng đại các thiên hà nền nhưng chúng vẫn ở rất xa và rất mờ. Độ sâu của những dữ liệu này có nghĩa là chúng ta có thể xác định các thiên hà nền cực kỳ xa xôi. Bây giờ chúng ta biết số lượng thiên hà được thấu kính mạnh hơn gấp bốn lần so với trước đây.
Sử dụng máy ảnh nâng cao Hubble từ xa để khảo sát, các nhà thiên văn học đã xác định được 51 thiên hà được chụp ảnh nhân rộng mới xung quanh cụm sao, tăng gấp bốn lần số lượng tìm thấy trong các khảo sát trước đó. Hiệu ứng này đã cho phép Jauzac và các đồng nghiệp của cô tính toán sự phân bố vật chất tối và hữu hình trong cụm và tạo ra một bản đồ có giới hạn cao về khối lượng của nó.
Tổng khối lượng trong cụm là 160 nghìn tỷ lần khối lượng Mặt trời, với độ không chắc chắn là 0,5%. Nó có bản đồ chính xác nhất từng được sản xuất.
Nhưng Jauzac và các đồng nghiệp không có kế hoạch dừng lại ở đây. Một hình ảnh thậm chí chính xác hơn về cụm thiên hà cũng sẽ phải bao gồm các phép đo từ thấu kính yếu. Vì vậy, nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu cụm sử dụng hình ảnh Hubble siêu sâu.
Họ cũng sẽ sử dụng các đài quan sát trên mặt đất để đo bất kỳ sự dịch chuyển nào trong quang phổ Thiên hà và do đó lưu ý vận tốc của nội dung của cụm. Kết hợp tất cả các phép đo sẽ không chỉ nâng cao hơn nữa chi tiết, mà còn cung cấp mô hình 3D của các thiên hà trong cụm, làm sáng tỏ lịch sử và sự tiến hóa của nó.
Tác phẩm này đã được chấp nhận để xuất bản trong Thông báo hàng tháng của Thiên văn học Hoàng gia và có sẵn trực tuyến.
