Über dieses Bild
Dieses tiefe Hubble-Bild des massiven Galaxienhaufens Abell 1689, der sich 2,2 Milliarden Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau befindet, enthüllt die unsichtbare Architektur der Dunklen Materie, die den Haufen durchdringt. Durch die sorgfältige Analyse der Positionen und Verzerrungen von Hintergrundgalaxien mit Gravitationslinsen erstellten Astronomen eine der detailliertesten Karten der Dunklen Materie, die jemals für eine kosmische Struktur erstellt wurden. Die Karte zeigt, dass dunkle Materie nicht gleichmäßig im Cluster verteilt ist, sondern einen glatten, zentral konzentrierten Halo bildet, der sich weit über die sichtbaren Galaxien hinaus erstreckt und etwa 80 Prozent der Gesamtmasse des Clusters ausmacht. Diese Verteilung stimmt weitgehend mit Vorhersagen aus Computersimulationen der kosmischen Strukturbildung überein und liefert eine starke Bestätigung des Modells der kalten Dunklen Materie. Die verbleibende sichtbare Materie besteht aus Hunderten von Galaxien und riesigen Reservoiren überhitzten intergalaktischen Gases, das Röntgenstrahlen aussendet.
Wissenschaftliche Bedeutung
Die Kartierung der Dunklen Materie von Abell 1689 stellt eine der wichtigsten Errungenschaften der beobachtenden Kosmologie dar und bietet einen direkten Einblick in die Verteilung und das Verhalten der unsichtbaren Substanz, die etwa 27 Prozent des gesamten Energiegehalts des Universums ausmacht. Durch Ausnutzung der außergewöhnlichen Gravitationslinsenstärke des Clusters erstellten Astronomen eine Massenkarte mit einer räumlichen Auflösung, die weit über das hinausgeht, was mit Röntgenstrahlen oder dynamischen Methoden allein erreichbar ist. Das resultierende Profil der Dunklen Materie zeigte eine hochkonzentrierte Massenverteilung, wobei die Dichte zum Clusterzentrum hin steil zunahm. Dieser Konzentrationsparameter war anfangs höher als durch Standardsimulationen kalter dunkler Materie vorhergesagt, was zu intensiven theoretischen Untersuchungen führte und letztendlich zu verbesserten Modellen der Strukturbildung führte, die die komplexe baryonische Physik erklären, die in massiven Clustern auftritt. Die Karte der Dunklen Materie von Abell 1689 lieferte auch einige der frühesten Beobachtungsbeschränkungen für den Querschnitt der Selbstinteraktion der Dunklen Materie und trug dazu bei, bestimmte alternative Modelle der Dunklen Materie auszuschließen.
Beobachtungsdetails
Die Kartierung der Dunklen Materie von Abell 1689 erforderte eine tiefe Multiband-Bildgebung mit Hubbles Advanced Camera for Surveys (ACS), um das schwache Gravitationslinsensignal zu messen – winzige, kohärente Verzerrungen in den Formen Tausender Hintergrundgalaxien, die durch den Halo aus Dunkler Materie des Clusters verursacht werden. Diese Formmessungen, bekannt als schwache Linsenscherung, wurden mit den starken Linsenbeschränkungen der hellen Bögen und mehreren Bildern in der Nähe des Clusterkerns kombiniert, um eine einheitliche Massenrekonstruktion zu erstellen, die Skalen von Zehntausenden bis Millionen Lichtjahren umfasst. Die Analyse erforderte eine sorgfältige Kontrolle systematischer Effekte, einschließlich der Korrektur von Hubbles eigener Punktverteilungsfunktion und des sorgfältigen Ausschlusses von Galaxienhaufenmitgliedern aus der Hintergrundprobe.
Ort im Universum
Konstellation
Jungfrau
Entfernung von der Erde
2,2 Milliarden Lichtjahre
Lustige Fakten
- 1
Der Dunkle-Materie-Halo von Abell 1689 enthält etwa 1.000 Billionen Sonnenmassen unsichtbarer Materie – das entspricht der Masse einer Million Milchstraßengalaxien –, die alle in einer Region mit einem Durchmesser von etwa 6 Millionen Lichtjahren konzentriert sind.
- 2
Die Kartierung der Dunklen Materie in Abell 1689 erforderte die Messung der subtilen Formverzerrungen von über 10.000 Hintergrundgalaxien, eine Leistung, die nur mit Hubbles beispielloser Winkelauflösung über der Erdatmosphäre möglich war.
- 3
Die Verteilung der Dunklen Materie in Abell 1689 ist so zentral konzentriert, dass sie eine erhebliche Herausforderung für frühe kosmologische Simulationen darstellte, die zunächst flachere Dichteprofile vorhersagten – eine Diskrepanz, die zu Verbesserungen in unserem Verständnis des Verhaltens der Dunklen Materie führte.
Bildnachweis: NASA, ESA, Hubble-Weltraumteleskop
