Info over deze afbeelding
Dit diepe Hubble beeld van de massieve sterrenstelselcluster Abell 1689, gelegen op 2,2 miljard lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Maagd, onthult de onzichtbare architectuur van donkere materie die de cluster doordringt. Door nauwkeurig de posities en vervormingen van gravitatief lenzen sterrenstelsels te analyseren, bouwden astronomen een van de meest gedetailleerde donkere materie kaarten ooit geproduceerd voor een kosmische structuur. De kaart laat zien dat donkere materie niet gelijkmatig over het cluster wordt verdeeld, maar in plaats daarvan een gladde, centraal geconcentreerde halo vormt die zich ver voorbij de zichtbare sterrenstelsels uitstrekt, wat goed is voor ongeveer 80 procent van de totale massa van het cluster. Deze verdeling komt nauw overeen met voorspellingen van computersimulaties van kosmische structuurvorming, die krachtige bevestiging geven van het koude donkere materiemodel. De resterende zichtbare materie bestaat uit honderden sterrenstelsels en uitgestrekte reservoirs van oververhit intergalactisch gas die röntgenstralen uitzenden.
Wetenschappelijke betekenis
De donkere materie mapping van Abell 1689 vertegenwoordigt een van de belangrijkste verworvenheden in de observationele kosmologie, die een direct venster biedt in de distributie en het gedrag van de onzichtbare substantie die ongeveer 27 procent van de totale energie-inhoud van het universum uitmaakt. Door gebruik te maken van de uitzonderlijke gravitatielenssterkte van het cluster, produceerden astronomen een massakaart met ruimtelijke resolutie die veel groter is dan wat haalbaar is met alleen röntgen- of dynamische methoden. Het resulterende donkere materieprofiel toonde een sterk geconcentreerde massaverdeling, waarbij de dichtheid sterk naar het clustercentrum toe toenam. Deze concentratieparameter was aanvankelijk hoger dan voorspeld door standaard koude donkere materie simulaties, wat leidde tot intensief theoretisch onderzoek en uiteindelijk leidde tot verbeterde modellen van structuurvorming die verantwoordelijk zijn voor de complexe baryonische fysica die zich voordoet in massale clusters. De kaart van de donkere materie Abell 1689 leverde ook enkele van de vroegste observationele beperkingen op de dwarsdoorsnede van de zelfinteractie van donkere materie, waardoor bepaalde alternatieve modellen van donkere materie werden uitgesloten.
Opmerkingen
De donkere materie mapping van Abell 1689 vereist diepe, multi-band beeldvorming met Hubble's Advanced Camera for Surveys (ACS) om het zwakke gravitationele lenssignaal te meten Kleine, coherente vervormingen in de vormen van duizenden achtergrondstelsels veroorzaakt door de donkere materie halo van de cluster. Deze vormmetingen, bekend als zwakke lensschuif, werden gecombineerd met de sterke lensbeperkingen van de heldere bogen en meerdere beelden in de buurt van de clusterkern om een uniforme massareconstructie te produceren van tienduizenden tot miljoenen lichtjaren. De analyse vereiste een exquise controle van de systematische effecten, waaronder de correctie van Hubble's eigen puntspreidingsfunctie en de zorgvuldige uitsluiting van clusterleden van de achtergrondmonsters.
Locatie in het heelal
Constellatie
Maagd
Afstand tot de aarde
2,2 miljard lichtjaar
Leuke feiten
- 1
De donkere materie halo van Abell 1689 bevat ongeveer 1.000 triljoen zonnemassa's van onzichtbare materie, equivalent aan de massa van een miljoen Melkweg sterrenstelsels. Allen geconcentreerd in een gebied ongeveer 6 miljoen lichtjaren door.
- 2
Het in kaart brengen van de donkere materie in Abell 1689 vereiste het meten van de subtiele vervormingen van meer dan 10.000 achtergrondstelsels, een prestatie die alleen mogelijk is met Hubble's ongeëvenaarde hoekresolutie boven de atmosfeer van de Aarde.
- 3
De donkere materieverdeling in Abell 1689 is zo centraal geconcentreerd dat het een belangrijke uitdaging vormde voor vroege kosmologische simulaties, die aanvankelijk vlakkere dichtheidsprofielen voorspelden, een discrepantie die verbeteringen in ons begrip van het gedrag van donkere materie aanmoedigde.
Beeld door: NASA, ESA, Hubble Ruimtetelescoop
