המבט של האבל על אשכול הגלקסיה המסיבי MACS J0717.5 + 3745. אשראי:
NASA, ESA, Harald Ebeling (אוניברסיטת הוואי במנואה) וז'אן פול קניב (LAM)
מוקדם יותר השנה, אסטרונומים המשתמשים בטלסקופ החלל האבל הצליחו לזהות נימה דקה של חומר אפל שנראה כי הוא מחבר יחדיו זוג גלקסיות רחוקות. כעת נמצא נימה נוספת ומדענים הצליחו לייצר תצוגה תלת-ממדית של הנימה, הפעם הראשונה שאי פעם ניתן למדוד את החומר האפל הקשה לגילוי. תוצאותיהם מעלות כי הנימה בעלת מסה גבוהה, ולדברי החוקרים, אם המדידות הללו מייצגות את שאר היקום, אז מבנים אלו עשויים להכיל יותר ממחצית מכל המסה ביקום.
חומר אפל נחשב להיות חלק מהיקום כבר מההתחלה, שאריות מהמפץ הגדול שיצר את עמוד השדרה למבנה היקף היקום.
"חוטים של הרשת הקוסמית מורחבים מאוד ומפוזרים מאוד, מה שמקשה עליהם מאוד לגלות, קל וחומר ללמוד בתלת מימד," אמרה מתילדה ג'וזאץ ', ממעבדת ד'אסטרופיסיקה דה מרסיי בצרפת ואוניברסיטת קוואזולו-נטאל, בדרום אפריקה, מחברת המחקר הראשית.
הצוות שילב תמונות ברזולוציה גבוהה של האזור סביב אשכול הגלקסיה המסיבי MACS J0717.5 + 3745 (או MACS J0717 בקיצור) - אחד מאשכולות הגלקסיה המסיביות ביותר הידועות - ומצא כי הנימה משתרעת על כ- 60 מיליון שנות אור מ האשכול.
הצוות אמר כי התצפיות שלהם מספקות הצצה ישירה ראשונה לצורת הפיגומים המעניקה ליקום את המבנה שלו. הם השתמשו באבל, בטלסקופ סובארו של NAOJ ובטלסקופ קנדה-צרפת-הוואי, עם נתונים ספקטרוסקופיים על הגלקסיות שבתוכו מצפה כוכבים קק ומצפה תאומים. ניתוח תצפיות אלה יחד נותן מבט שלם על צורת הנימה כאשר הוא משתרע מאשכול הגלקסיה כמעט לאורך קו הראייה שלנו.
הצוות פירט את ה"מתכון "שלהם לחקר הנימה העצומה אך המפוזרת. .
המרכיב הראשון: מטרה מבטיחה. תיאוריות של אבולוציה קוסמית מציעות כי אשכולות גלקסיות נוצרים במקום בו נימים של הרשת הקוסמית נפגשים, כאשר החוטים מאגסים אט אט חומר לתוך האשכולות. "מהעבודה הקודמת שלנו בנושא MACS J0717 ידענו כי האשכול הזה צומח באופן פעיל, ובכך מטרה עיקרית למחקר מפורט על האינטרנט הקוסמי", מסביר המחבר המשותף הראל אוולינג (אוניברסיטת הוואי במנואה, ארה"ב), הוביל את הצוות שגילה את MACS J0717 לפני כמעט עשור.
מרכיב שני: טכניקות עדשות כבידה מתקדמות. התיאוריה המפורסמת של אלברט איינשטיין על היחסות הכללית אומרת כי מסלול האור כפוף כאשר הוא עובר דרך או ליד חפצים בעלי מסה גדולה. חוטים של הרשת הקוסמית מורכבים ברובם מחומר אפל [2] שלא ניתן לראותם ישירות, אך מסתם מסתת בכדי לכופף את האור ולעוות את דימויי הגלקסיות ברקע, בתהליך המכונה עדשת כבידה. הצוות פיתח כלים חדשים להמרת עיוותי התמונות למפת המונים.
מרכיב שלישי: תמונות ברזולוציה גבוהה. עדשת הכבידה היא תופעה עדינה, ולמידה היא זקוקה לתמונות מפורטות. תצפיות האבל מאפשרות לצוות לחקור את העיוות המדויק בצורות של גלקסיות רבות בעדשות. זה בתורו מגלה היכן ממוקם נימת החומר האפל הנסתר. "האתגר", מסביר הסופר-שותף ז'אן-פול קניב (LAM, צרפת), "היה למצוא מודל של צורת האשכול שהתאים לכל תכונות העדשות שראינו."
לסיום: מדידות מרחקים ותנועות. התצפיות של האבל על האשכול נותנות את המפה הדו-ממדית הטובה ביותר עדיין של נימה, אך כדי לראות את צורתה בתלת ממד דרשו תצפיות נוספות. תמונות צבעוניות [3], כמו גם מהירות גלקסיות שנמדדו בספקטרומטרים [4], תוך שימוש בנתונים מהטלסקופים סובארו, CFHT, WM Keck ו- Gemini North (כולם במונא קאה, הוואי), אפשרו לצוות לאתר אלפי גלקסיות. בתוך הנימה ולגלות את תנועותיהם של רבים מהם.
נבנה מודל ששילב מידע עמדתי ומהירות לכל הגלקסיות הללו, ואז חשף את צורת התלת מימד ואת האוריינטציה של המבנה הפילמנטרי. כתוצאה מכך הצוות הצליח למדוד את התכונות האמיתיות של מבנה נימה חמקמק זה ללא הוודאות וההטיות הנובעות מהקרנת המבנה לשני ממדים, כפי שמקובל בניתוחים כאלה.
התוצאות שהתקבלו דוחפות את גבולות התחזיות שנעשו על ידי עבודה תיאורטית והדמיות נומריות של הרשת הקוסמית. עם אורך של לפחות 60 מיליון שנות אור, הנימה MACS J0717 היא קיצונית אפילו במאזניים אסטרונומיים. ואם ניתן לקחת בתוכן המוני שלו, כפי שנמדד על ידי הצוות, לייצוג של חוטים ליד אשכולות ענקיים, אז הקשרים המפוזרים הללו בין צמתי הרשת הקוסמית עשויים להכיל עוד יותר מסה (בצורה של חומר אפל) ממה שחזה התיאורטיקנים.
מידע נוסף בסרטון HubbleCast של ESA זה:
מקור: ESA האבל
