Pandangan Hubble mengenai kelompok galaksi besar MACS J0717.5 + 3745. Kredit:
NASA, ESA, Harald Ebeling (Universiti Hawaii di Manoa) & Jean-Paul Kneib (LAM)
Awal tahun ini, para astronom yang menggunakan Teleskop Angkasa Hubble dapat mengenal pasti filamen tipis dari bahan gelap yang nampaknya mengikat sepasang galaksi yang jauh bersama. Sekarang, filamen lain telah dijumpai, dan para saintis dapat menghasilkan pandangan 3-D mengenai filamen itu, pertama kalinya bahan gelap yang sukar dikesan dapat diukur secara terperinci. Hasil kajian mereka menunjukkan bahawa filamen mempunyai jisim yang tinggi dan, para penyelidik mengatakan, bahawa jika ukuran ini mewakili seluruh alam semesta, maka struktur ini mungkin mengandungi lebih dari separuh dari semua jisim di Alam Semesta.
Materi gelap dianggap sebagai sebahagian dari Alam Semesta sejak awal, sisa dari Big Bang yang mencipta tulang belakang untuk struktur Semesta berskala besar.
"Filamen web kosmik sangat luas dan sangat tersebar, yang menjadikannya sangat sukar untuk dikesan, apalagi belajar dalam 3D," kata Mathilde Jauzac, dari Laboratoire d'Astrophysique de Marseille di Perancis dan University of KwaZulu-Natal, di Selatan Afrika, pengarang utama kajian ini.
Pasukan ini menggabungkan gambar beresolusi tinggi di sekitar gugus galaksi besar MACS J0717.5 + 3745 (atau MACS J0717 secara ringkas) - salah satu kelompok galaksi paling besar yang diketahui - dan mendapati filamen memanjang sekitar 60 juta tahun cahaya dari gugusan.
Pasukan itu mengatakan pemerhatian mereka memberikan gambaran langsung pertama mengenai bentuk perancah yang memberikan strukturnya kepada Alam Semesta. Mereka menggunakan Hubble, Teleskop Subaru NAOJ dan Teleskop Kanada-Perancis-Hawaii, dengan data spektroskopi galaksi di dalamnya dari Balai Cerap WM Keck dan Observatorium Gemini. Menganalisis pemerhatian ini bersama-sama memberikan gambaran lengkap tentang bentuk filamen kerana ia memanjang dari kelompok galaksi hampir sepanjang garis pandangan kita.
Pasukan ini memperincikan "resipi" mereka untuk mengkaji filamen yang luas tetapi menyebar. .
Bahan pertama: Sasaran yang menjanjikan. Teori evolusi kosmik menunjukkan bahawa gugus galaksi terbentuk di mana filamen web kosmik bertemu, dengan filamen perlahan-lahan menyalurkan bahan ke dalam kelompok. "Dari karya awal kami mengenai MACS J0717, kami tahu bahawa kelompok ini berkembang secara aktif, dan dengan itu menjadi sasaran utama untuk kajian terperinci mengenai web kosmik," jelas pengarang bersama Harald Ebeling (Universiti Hawaii di Manoa, Amerika Syarikat), yang mengetuai pasukan yang menemui MACS J0717 hampir sedekad yang lalu.
Bahan kedua: Teknik lensa graviti lanjutan. Teori relativiti umum Albert Einstein yang terkenal mengatakan bahawa jalan cahaya dibengkokkan ketika melewati atau mendekati objek dengan jisim yang besar. Filamen dari web kosmik sebagian besar terdiri dari bahan gelap [2] yang tidak dapat dilihat secara langsung, tetapi jisimnya cukup untuk membengkokkan cahaya dan memutarbelitkan gambar galaksi di latar belakang, dalam proses yang disebut lensa graviti. Pasukan ini telah mengembangkan alat baru untuk mengubah penyimpangan gambar menjadi peta massa.
Bahan ketiga: Gambar beresolusi tinggi. Lensa graviti adalah fenomena yang halus, dan mempelajarinya memerlukan gambar terperinci. Pemerhatian Hubble membolehkan pasukan mengkaji ubah bentuk yang tepat dalam bentuk banyak galaksi lensa. Ini seterusnya mendedahkan di mana terletaknya filamen benda gelap yang tersembunyi. "Tantangannya," jelas penulis bersama Jean-Paul Kneib (LAM, Perancis), "adalah mencari model bentuk kluster yang sesuai dengan semua fitur lensa yang kami amati."
Akhirnya: Pengukuran jarak dan pergerakan. Pemerhatian Hubble terhadap kluster memberikan peta dua dimensi terbaik dari filamen, tetapi untuk melihat bentuknya dalam 3D memerlukan pemerhatian tambahan. Gambar warna [3], serta halaju galaksi yang diukur dengan spektrometer [4], menggunakan data dari teleskop Subaru, CFHT, WM Keck, dan Gemini Utara (semuanya di Mauna Kea, Hawaii), memungkinkan pasukan untuk mencari ribuan galaksi di dalam filamen dan untuk mengesan pergerakan banyak dari mereka.
Model yang menggabungkan maklumat kedudukan dan halaju untuk semua galaksi ini dibina dan ini kemudian menunjukkan bentuk 3D dan orientasi struktur filamen. Hasilnya, pasukan dapat mengukur sifat sebenar struktur filamen yang sukar difahami ini tanpa adanya ketidakpastian dan bias yang timbul dari memproyeksikan struktur ke dua dimensi, seperti yang biasa dilakukan dalam analisis tersebut.
Hasil yang diperoleh mendorong had ramalan yang dibuat oleh karya teori dan simulasi berangka dari web kosmik. Dengan panjang sekurang-kurangnya 60 juta tahun cahaya, filamen MACS J0717 sangat ekstrem walaupun pada skala astronomi. Dan jika kandungan jisimnya seperti yang diukur oleh pasukan dapat dianggap mewakili filamen di dekat kelompok raksasa, maka hubungan yang tersebar di antara nod web kosmik mungkin mengandungi lebih banyak jisim (dalam bentuk bahan gelap) daripada yang diramalkan oleh ahli teori.
Maklumat lanjut dalam video ESA HubbleCast ini:
Sumber: ESA Hubble
