Usando a Câmera Avançada para Pesquisas do Hubble, os astrônomos conseguiram mapear a matéria escura invisível em uma galáxia distante, o que lhes permitiu criar um dos mapas mais nítidos e detalhados da matéria escura do universo. Procurar matéria invisível e indeterminada é uma tarefa difícil, mas que os astrônomos vêm tentando fazer há mais de uma década. Esse novo mapa também pode fornecer pistas sobre outras coisas misteriosas do universo - energia escura - e qual o papel que ele desempenhou nos primeiros anos de formação do universo.
Uma equipe liderada por Dan Coe, no JPL, usou o Hubble para examinar Abell 1689, localizado a 2,2 bilhões de anos-luz de distância. A gravidade do aglomerado, que vem principalmente da matéria escura, age como uma lupa cósmica, dobrando e amplificando a luz de galáxias distantes atrás dele. Esse efeito, chamado lente gravitacional, produz imagens múltiplas, distorcidas e muito ampliadas dessas galáxias, fazendo com que as galáxias pareçam distorcidas e confusas. Ao estudar as imagens distorcidas, os astrônomos estimaram a quantidade de matéria escura dentro do aglomerado. Se a gravidade do aglomerado viesse apenas das galáxias visíveis, as distorções das lentes seriam muito mais fracas.
O que eles descobriram sugere que os aglomerados de galáxias podem ter se formado antes do esperado, antes que o impulso da energia escura inibisse seu crescimento.
A energia escura separa as galáxias, esticando o espaço entre elas, suprimindo a formação de estruturas gigantes chamadas aglomerados de galáxias. Uma maneira pelos quais os astrônomos podem investigar esse cabo de guerra primordial é mapeando a distribuição da matéria escura em aglomerados.
"As imagens com lentes são como um grande quebra-cabeça", disse Coe. "Aqui nós descobrimos, pela primeira vez, uma maneira de organizar a massa de Abell 1689 de forma que ela focalize todas essas galáxias de fundo em suas posições observadas." Coe usou essas informações para produzir um mapa de maior resolução da distribuição de matéria escura do cluster do que era possível antes.
Com base em seu mapa de massa de alta resolução, Coe e seus colaboradores confirmam resultados anteriores, mostrando que o núcleo de Abell 1689 é muito mais denso na matéria escura do que o esperado para um cluster de seu tamanho, com base em simulações de crescimento de estruturas por computador. Abell 1689 junta-se a um punhado de outros clusters bem estudados que possuem núcleos igualmente densos. A descoberta é surpreendente, porque o impulso da energia escura no início da história do universo teria atrapalhado o crescimento de todos os aglomerados de galáxias.
"Os aglomerados de galáxias, portanto, teriam que começar a formar bilhões de anos antes, a fim de aumentar os números que vemos hoje", disse Coe. “Em épocas anteriores, o universo era menor e mais densamente repleto de matéria escura. Abell 1689 parece ter sido bem alimentado no nascimento pela matéria densa que o cercava no universo primitivo. O aglomerado carregou esse volume durante toda a sua vida adulta para aparecer como o observamos hoje. ”
Os astrônomos estão planejando estudar mais aglomerados para confirmar a possível influência da energia escura. Um importante programa do Hubble que analisará a matéria escura em gigantescos aglomerados de galáxias é a pesquisa Cluster Lensing e Supernova com o Hubble (CLASH). Nesta pesquisa, o telescópio estudará 25 clusters por um total de um mês nos próximos três anos. Os clusters CLASH foram selecionados devido à sua forte emissão de raios-X, indicando que eles contêm grandes quantidades de gás quente. Essa abundância significa que os aglomerados são extremamente enormes. Ao observar esses aglomerados, os astrônomos mapearão as distribuições de matéria escura e buscarão evidências mais conclusivas da formação inicial de aglomerados e, possivelmente, da energia escura precoce.
