Bima Sakti berukuran 100 hingga 120 ribu tahun cahaya, jarak yang menentang imajinasi. Tetapi kelompok galaksi, yang terdiri dari ratusan hingga ribuan galaksi yang berkerumun di bawah tarikan gravitasi kolektif, dapat menjangkau puluhan juta tahun cahaya.
Gugus besar ini adalah interaksi yang kompleks antara galaksi yang bertabrakan dan materi gelap. Mereka tampaknya tidak mungkin untuk memetakan dengan tepat. Tetapi sekarang tim astronom internasional yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA / ESA telah melakukan hal ini - tepatnya memetakan gugusan galaksi, dijuluki MCS J0416.1–2403, berjarak 4,5 miliar tahun cahaya.
“Meskipun kita sudah tahu cara memetakan massa sebuah cluster menggunakan pelensiran kuat selama lebih dari dua puluh tahun, butuh waktu lama untuk mendapatkan teleskop yang dapat membuat pengamatan yang cukup dalam dan tajam, dan agar model kita menjadi cukup canggih bagi kita. untuk memetakan, dalam perincian yang belum pernah terjadi sebelumnya, sistem yang serumit MCS J0416.1–2403, ”kata rekan penulis Jean-Paul Kneib dalam siaran pers.
Mengukur jumlah dan distribusi massa dalam objek yang jauh bisa sangat sulit. Terutama ketika tiga perempat dari semua materi di Semesta adalah materi gelap, yang tidak dapat dilihat secara langsung karena tidak memancarkan atau memantulkan cahaya. Itu hanya berinteraksi dengan gravitasi.
Tapi untungnya gumpalan besar materi melengkung dan mengubah struktur ruang-waktu di sekitar mereka. Berperan seperti lensa, mereka tampak membesar dan membelokkan cahaya yang bergerak melewatinya dari objek yang lebih jauh.
Efek ini, yang dikenal sebagai pelensaan gravitasi, hanya terlihat dalam kasus yang jarang terjadi dan hanya dapat dilihat oleh teleskop terbesar. Bahkan gugusan galaksi, meskipun ukurannya yang besar, menghasilkan efek gravitasi minimal pada lingkungan mereka. Sebagian besar penyebab lensa lemah, membuat sumber yang lebih jauh muncul hanya sedikit lebih elips di langit.
Namun, ketika penyelarasan cluster dan objek yang jauh tepat, efeknya bisa sangat besar. Galaksi latar belakang dapat dicerahkan dan diubah menjadi cincin dan lengkungan cahaya, muncul beberapa kali dalam gambar yang sama. Efek inilah, yang dikenal sebagai pelensiran kuat, yang membantu para astronom memetakan distribusi massa di MCS J0416.1–2403.
"Kedalaman data memungkinkan kita melihat benda yang sangat redup dan memungkinkan kita mengidentifikasi galaksi yang lebih kuat dari sebelumnya," kata penulis utama Dr Jauzac. “Meskipun pelensaan yang kuat memperbesar galaksi latar, mereka masih sangat jauh dan sangat redup. Kedalaman data ini berarti bahwa kita dapat mengidentifikasi galaksi latar yang sangat jauh. Kita sekarang tahu lebih dari empat kali lebih banyak galaksi berlensa kuat di dalam kluster daripada yang kita lakukan sebelumnya. ”
Menggunakan Hubble's Advanced Camera for Surveys, para astronom mengidentifikasi 51 galaksi baru yang digandakan di sekitar kluster, melipatgandakan jumlah yang ditemukan dalam survei sebelumnya. Efek ini telah memungkinkan Jauzac dan rekan-rekannya untuk menghitung distribusi materi tampak dan gelap di cluster dan menghasilkan peta massa yang sangat terbatas.
Total massa dalam gugus adalah 160 triliun kali massa Matahari, dengan ketidakpastian 0,5%. Ini peta paling akurat yang pernah dibuat.
Tapi Jauzac dan rekannya tidak berencana untuk berhenti di sini. Gambar yang lebih akurat dari gugusan galaksi harus menyertakan pengukuran dari pelensaan yang lemah juga. Jadi tim akan terus mempelajari cluster menggunakan pencitraan Hubble ultra-mendalam.
Mereka juga akan menggunakan observatorium berbasis darat untuk mengukur setiap perubahan dalam spektrum galaksi dan karena itu perhatikan kecepatan isi cluster. Menggabungkan semua pengukuran tidak hanya akan semakin meningkatkan detail, tetapi juga menyediakan model 3D dari galaksi-galaksi di dalam kluster, yang menyoroti sejarah dan evolusinya.
Karya ini telah diterima untuk dipublikasikan di Pemberitahuan Bulanan dari Astronomi Kerajaan dan tersedia online.
