عرض هابل لمجموعة المجرات الضخمة MACS J0717.5 + 3745. ائتمان:
ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، هارالد إيبلينج (جامعة هاواي في مانوا) وجان بول كنيب (لام)
في وقت سابق من هذا العام ، تمكن الفلكيون الذين يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي من تحديد خيوط ضئيلة من المادة المظلمة التي بدت وكأنها تربط زوج من المجرات البعيدة معًا. الآن ، تم العثور على خيط آخر ، وتمكن العلماء من إنتاج رؤية ثلاثية الأبعاد للخيط ، وهي المرة الأولى على الإطلاق التي يمكن فيها قياس المادة المظلمة التي يصعب اكتشافها بمثل هذه التفاصيل. تشير نتائجهم إلى أن للخيوط كتلة عالية ، ويقول الباحثون إنه إذا كانت هذه القياسات تمثل بقية الكون ، فقد تحتوي هذه الهياكل على أكثر من نصف الكتلة الكلية في الكون.
يُعتقد أن المادة المظلمة كانت جزءًا من الكون منذ البداية ، بقايا من الانفجار الكبير التي خلقت العمود الفقري للهيكل واسع النطاق للكون.
قالت ماتيلد جاوزاك ، من Laboratoire d'Astrophysique de Marseille في فرنسا وجامعة كوازولو ناتال ، في الجنوب: "إن خيوط الشبكة الكونية ممتدة للغاية ومنتشرة للغاية ، مما يجعل من الصعب للغاية اكتشافها ، ناهيك عن الدراسة بالأبعاد الثلاثية". أفريقيا ، المؤلف الرئيسي للدراسة.
قام الفريق بدمج صور عالية الدقة للمنطقة حول مجموعة المجرات الضخمة MACS J0717.5 + 3745 (أو MACS J0717 للاختصار) - واحدة من أكبر مجموعات المجرات الضخمة المعروفة - ووجدوا أن الفتيل يمتد حوالي 60 مليون سنة ضوئية من الكتلة.
قال الفريق إن ملاحظاتهم تقدم أول لمحة مباشرة عن شكل السقالات التي تمنح الكون هيكله. استخدموا هابل ، تلسكوب سوبارو التابع لـ NAOJ و تلسكوب كندا-فرنسا-هاواي ، مع بيانات طيفية للمجرات الموجودة داخلها من مرصد WM Keck ومرصد Gemini. يعطي تحليل هذه الملاحظات معًا رؤية كاملة لشكل الفتيل لأنه يمتد من كتلة المجرة تقريبًا على طول خط نظرنا.
قام الفريق بتفصيل "وصفتهم" لدراسة الخيوط الواسعة ولكن المنتشرة. .
المكون الأول: هدف واعد. تشير نظريات التطور الكوني إلى أن عناقيد المجرات تتكون حيث تلتقي خيوط الشبكة الكونية ، حيث تقوم الخيوط بتمرير المادة ببطء في العناقيد. يوضح المؤلف المشارك Harald Ebeling (جامعة هاواي في مانوا ، الولايات المتحدة الأمريكية): "من عملنا السابق على MACS J0717 ، كنا نعلم أن هذه المجموعة تنمو بنشاط ، وبالتالي هدفًا رئيسيًا لدراسة تفصيلية للشبكة الكونية". قاد الفريق الذي اكتشف MACS J0717 منذ ما يقرب من عقد من الزمان.
المكون الثاني: تقنيات العدسات التثاقلية المتقدمة. تقول نظرية ألبرت أينشتاين الشهيرة عن النسبية العامة أن مسار الضوء ينحني عندما يمر عبر أو بالقرب من أشياء ذات كتلة كبيرة. تتكون خيوط الشبكة الكونية إلى حد كبير من مادة مظلمة [2] والتي لا يمكن رؤيتها بشكل مباشر ، لكن كتلتها تكفي لثني الضوء وتشويه صور المجرات في الخلفية ، في عملية تسمى عدسة الجاذبية. طور الفريق أدوات جديدة لتحويل تشوهات الصورة إلى خريطة جماعية.
المكون الثالث: صور عالية الدقة. العدسة الجاذبية ظاهرة خفية ، ودراستها تحتاج إلى صور مفصلة. سمحت ملاحظات هابل للفريق بدراسة التشوه الدقيق في أشكال العديد من المجرات العدسة. وهذا بدوره يكشف عن مكان خيوط المادة المظلمة المخفية. يشرح المؤلف المشارك جان بول كنيب (لام ، فرنسا): "كان التحدي ، هو العثور على نموذج لشكل المجموعة الذي يتناسب مع جميع ميزات العدسة التي لاحظناها".
وأخيرًا: قياسات المسافات والحركات. تعطي ملاحظات هابل للمجموعة أفضل خريطة ثنائية الأبعاد حتى الآن للخيط ، ولكن رؤية شكلها في 3D يتطلب ملاحظات إضافية. الصور الملونة [3] ، بالإضافة إلى سرعات المجرات المقاسة بمقاييس الطيف [4] ، باستخدام بيانات من تلسكوبات سوبارو ، CFHT ، WM Keck ، وجوزيني الشمالية (كلها في ماونا كيا ، هاواي) ، سمحت للفريق بتحديد آلاف المجرات داخل الفتيل واكتشاف حركات الكثير منها.
تم إنشاء نموذج يجمع بين المعلومات الموضعية والسرعة لجميع هذه المجرات ، ومن ثم كشف عن الشكل ثلاثي الأبعاد واتجاه الهيكل الخيطي. ونتيجة لذلك ، تمكن الفريق من قياس الخصائص الحقيقية لهذا الهيكل الخيالي بعيد المنال دون شك وعدم انحياز التي تأتي من إسقاط الهيكل على بعدين ، كما هو شائع في مثل هذه التحليلات.
النتائج التي تم الحصول عليها تدفع حدود التنبؤات التي قدمها العمل النظري والمحاكاة العددية للشبكة الكونية. مع طول لا يقل عن 60 مليون سنة ضوئية ، فإن خيوط MACS J0717 متطرفة حتى على المقاييس الفلكية. وإذا كان يمكن اعتبار محتواها الشامل كما تم قياسه من قبل الفريق لتمثيل خيوط بالقرب من التجمعات العملاقة ، فإن هذه الروابط المنتشرة بين عقد الشبكة الكونية قد تحتوي على كتلة أكبر (في شكل مادة مظلمة) مما توقعه المنظرون.
مزيد من المعلومات في فيديو ESA HubbleCast:
المصدر: وكالة الفضاء الأوروبية هابل
