Pandangan Hubble tentang kluster galaksi masif MACS J0717.5 + 3745. Kredit:
NASA, ESA, Harald Ebeling (Universitas Hawaii di Manoa) & Jean-Paul Kneib (LAM)
Awal tahun ini, para astronom yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble mampu mengidentifikasi filamen tipis materi gelap yang tampaknya mengikat sepasang galaksi jauh secara bersamaan. Sekarang, filamen lain telah ditemukan, dan para ilmuwan a telah mampu menghasilkan pandangan 3-D dari filamen, pertama kalinya bahwa materi gelap yang sulit dideteksi telah dapat diukur dengan sangat rinci. Hasil penelitian mereka menunjukkan bahwa filamen memiliki massa yang tinggi dan, para peneliti mengatakan, bahwa jika pengukuran ini mewakili seluruh alam semesta, maka struktur ini mungkin mengandung lebih dari setengah dari semua massa di alam semesta.
Materi gelap dianggap telah menjadi bagian dari Semesta sejak awal, sisa dari Big Bang yang menciptakan tulang punggung untuk struktur Semesta berskala besar.
"Filamen dari web kosmik sangat luas dan sangat menyebar, yang membuat mereka sangat sulit dideteksi, apalagi belajar dalam 3D," kata Mathilde Jauzac, dari Laboratoire d'Astrophysique de Marseille di Prancis dan Universitas KwaZulu-Natal, di Selatan. Afrika, penulis utama penelitian ini.
Tim tersebut menggabungkan gambar beresolusi tinggi dari wilayah di sekitar gugusan galaksi masif MACS J0717.5 + 3745 (atau singkatnya MACS J0717) - salah satu kluster galaksi paling masif yang dikenal - dan menemukan filamen itu memanjang sekitar 60 juta tahun cahaya dari gugus.
Tim mengatakan pengamatan mereka memberikan pandangan langsung pertama dari bentuk perancah yang memberi Semesta strukturnya. Mereka menggunakan Hubble, Teleskop Subaru NAOJ dan Teleskop Kanada-Prancis-Hawaii, dengan data spektroskopi tentang galaksi di dalamnya dari WM Keck Observatory dan Gemini Observatory. Menganalisis pengamatan ini bersama-sama memberikan pandangan lengkap tentang bentuk filamen karena memanjang dari gugusan galaksi hampir di sepanjang garis pandang kita.
Tim merinci "resep" mereka untuk mempelajari filamen yang luas tetapi tersebar. .
Bahan pertama: Target yang menjanjikan. Teori evolusi kosmik menunjukkan bahwa gugusan galaksi terbentuk ketika filamen-filamen dari jaring kosmik bertemu, dengan filamen perlahan-lahan menyalurkan materi ke dalam kluster. "Dari pekerjaan kami sebelumnya tentang MACS J0717, kami tahu bahwa kluster ini sedang tumbuh secara aktif, dan dengan demikian menjadi target utama untuk studi terperinci tentang web kosmik," jelas rekan penulis Harald Ebeling (Universitas Hawaii di Manoa, AS), yang memimpin tim yang menemukan MACS J0717 hampir satu dekade yang lalu.
Bahan kedua: Teknik pelensaan gravitasi tingkat lanjut. Teori relativitas umum Albert Einstein yang terkenal mengatakan bahwa jalur cahaya bengkok ketika melewati atau dekat objek dengan massa besar. Filamen-filamen dari jaringan kosmik sebagian besar terdiri dari materi gelap [2] yang tidak dapat dilihat secara langsung, tetapi massanya cukup untuk membelokkan cahaya dan mendistorsi gambar galaksi di latar belakang, dalam proses yang disebut pelensaan gravitasi. Tim telah mengembangkan alat baru untuk mengubah distorsi gambar menjadi peta massal.
Bahan ketiga: Gambar beresolusi tinggi. Lensing gravitasi adalah fenomena halus, dan mempelajarinya membutuhkan gambar yang rinci. Pengamatan Hubble memungkinkan tim mempelajari deformasi yang tepat dalam bentuk banyak galaksi berlensa. Ini pada gilirannya mengungkapkan di mana filamen materi gelap yang tersembunyi berada. "Tantangannya," jelas rekan penulis Jean-Paul Kneib (LAM, Prancis), "adalah menemukan model bentuk klaster yang cocok dengan semua fitur lensa yang kami amati."
Akhirnya: Pengukuran jarak dan gerakan. Pengamatan Hubble terhadap cluster memberikan peta dua dimensi terbaik dari filamen, tetapi untuk melihat bentuknya dalam 3D diperlukan pengamatan tambahan. Gambar berwarna [3], serta kecepatan galaksi yang diukur dengan spektrometer [4], menggunakan data dari teleskop Subaru, CFHT, WM Keck, dan Gemini North (semua di Mauna Kea, Hawaii), memungkinkan tim untuk menemukan ribuan galaksi dalam filamen dan untuk mendeteksi gerakan banyak dari mereka.
Sebuah model yang menggabungkan informasi posisi dan kecepatan untuk semua galaksi ini dibangun dan ini kemudian mengungkapkan bentuk 3D dan orientasi struktur filamen. Hasilnya, tim dapat mengukur sifat sebenarnya dari struktur filamen yang sulit dipahami ini tanpa ketidakpastian dan bias yang datang dari memproyeksikan struktur ke dua dimensi, seperti yang biasa terjadi dalam analisis tersebut.
Hasil yang diperoleh mendorong batas prediksi yang dibuat oleh karya teoritis dan simulasi numerik dari web kosmik. Dengan panjang setidaknya 60 juta tahun cahaya, filamen MACS J0717 ekstrem bahkan pada skala astronomi. Dan jika konten massanya yang diukur oleh tim dapat dianggap mewakili filamen di dekat kelompok raksasa, maka hubungan difus antara node dari jaringan kosmik ini mungkin mengandung massa lebih banyak (dalam bentuk materi gelap) dari yang diprediksi oleh para ahli teori.
Info lebih lanjut dalam video ESA HubbleCast ini:
Sumber: ESA Hubble
