Gli astronomi della NASA usando il telescopio spaziale Hubble hanno realizzato una delle mappe più acute e dettagliate della materia oscura nell'Universo. La materia oscura, si crede che sia una sostanza invisibile e sconosciuta che pernea la maggior parte della massa dell'Universo.
Le nuove osservazioni sulla materia oscura potrebbero produrre una nuova comprensione del ruolo dell'energia oscura nei primi anni di formazione dell'Universo. Il risultato suggerisce che gli ammassi di galassie possano essersi formati prima del previsto, prima che la spinta dell'energia oscura abbia inibito la loro crescita.
Una proprietà misteriosa dello spazio, l'energia oscura, lotta contro l'attrazione gravitazionale della materia oscura. L'energia oscura spinge le galassie distanti l'una dall'altra, sopprimendo la formazione di strutture giganti, chiamate ammassi di galassie. Un modo in cui gli astronomi possono sondare questa primordiale entità è attraverso la mappatura della distribuzione della materia oscura negli ammassi.
Un team guidato da Dan Coe del NASA's Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, ha utilizzato l'Hubble Advanced Camera for Surveys per tracciare la materia invisibile del massiccio cluster di galassie chiamato Abell 1689, che si trova a 2,2 miliardi di anni luce di distanza. La gravità del cluster, la maggior parte del quale proviene dalla materia oscura, agisce come una lente d'ingrandimento cosmica, piegando e amplificando la luce proveniente da altre galassie lontane dietro di esso. Questo effetto, detto lente gravitazionale, produce immagini multiple, deformate e notevolmente ingrandite di quelle galassie, come nella vista in uno specchio Funhouse. Studiando le immagini distorte, gli astronomi hanno stimato la quantità di materia oscura all'interno del cluster. Se la gravità del cluster fosse giunta solo dalle galassie visibili, le distorsioni lsarebbero molto più deboli.
Sulla base della loro massa mappata ad alta risoluzione, Coe ei suoi collaboratori confermano i risultati precedenti che dimostrano che il nucleo di Abell 1689 è molto più denso di materia oscura del previsto per un cluster delle sue dimensioni, sulla base di simulazioni al computer sulla crescita della struttura. Abell 1689 si unisce ad una manciata di altri gruppi ben studiati con la stessa anomala densità. La scoperta è sorprendente, perché la spinta di energia oscura agli inizi della vita dell'universo avrebbe arrestato la crescita di tutti gli ammassi di galassie.
Gli "ammassi di galassie, quindi, si sarebbero dovuti formare miliardi di anni prima in modo da costruire i numeri che vediamo oggi", spiega Coe. "A volte in precedenza, l'Universo era più piccolo e più densamente ricco di materia oscura. Abell 1689 sembra essere stato ben nutrito alla nascita dalla materia densa che circondava l'universo primordiale.
Abell 1689 è tra le più potenti lenti gravitazionali mai osservate. Le osservazioni di Coe osservazioni, combinate con studi precedenti, hanno prodotto 135 immagini multiple di 42 galassie di sfondo.
"Le immagini ottenute sono come un grande puzzle", ha detto Coe. "Abbiamo capito, per la prima volta, il modo in cui è organizzata la massa di Abell 1689 in base allle lenti di tutte queste galassie di sfondo per le loro posizioni osservate". Coe ha utilizzato queste informazioni per produrre una mappa ad alta risoluzione della distribuzione di materia oscura del cluster.
Coe in coppia con il matematico Edward Fusetti, che, all'epoca, era alla United States Military Academy di West Point, ja ideato una nuova tecnica per calcolare la nuova mappa. "Grazie, in gran parte, ai contributi di Eddie, abbiamo finalmente decifrato il codice della lente gravitazionale. Altri metodi si basano sul fare una serie di ipotesi su ciò che potrebbe essere la mappa di massa, e quindi gli astronomi trovano quello che meglio si adatta i dati. Con il nostro metodo, si può ottenere, direttamente dai dati, una mappa della massa che dà una misura perfetta".
Gli astronomi stanno progettando di studiare più cluster per verificare la possibile influenza dell'energia oscura. Un importante programma di Hubble, che analizzerà la materia oscura negli ammassi di galassie giganti è l'indagine degli ammassi e supernovae a lenti con l'Hubble (Clash).
In questa indagine, il telescopio studierà 25 cluster, per un mese nei prossimi tre anni. I grappoli sono stati selezionati da CLASH a causa della loro forte emissione di raggi X, indicando che contengano grandi quantità di gas caldo.
Questa abbondanza significa che i cluster sono estremamente massicci. Osservando questi cluster, gli astronomi mapperanno la distribuzione della materia oscura e cercheranno ulteriori prove conclusive sulla formazione dei cluster primordiali e forse l'iniziale energia oscura.
Le nuove osservazioni sulla materia oscura potrebbero produrre una nuova comprensione del ruolo dell'energia oscura nei primi anni di formazione dell'Universo. Il risultato suggerisce che gli ammassi di galassie possano essersi formati prima del previsto, prima che la spinta dell'energia oscura abbia inibito la loro crescita.
Una proprietà misteriosa dello spazio, l'energia oscura, lotta contro l'attrazione gravitazionale della materia oscura. L'energia oscura spinge le galassie distanti l'una dall'altra, sopprimendo la formazione di strutture giganti, chiamate ammassi di galassie. Un modo in cui gli astronomi possono sondare questa primordiale entità è attraverso la mappatura della distribuzione della materia oscura negli ammassi.
Un team guidato da Dan Coe del NASA's Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, ha utilizzato l'Hubble Advanced Camera for Surveys per tracciare la materia invisibile del massiccio cluster di galassie chiamato Abell 1689, che si trova a 2,2 miliardi di anni luce di distanza. La gravità del cluster, la maggior parte del quale proviene dalla materia oscura, agisce come una lente d'ingrandimento cosmica, piegando e amplificando la luce proveniente da altre galassie lontane dietro di esso. Questo effetto, detto lente gravitazionale, produce immagini multiple, deformate e notevolmente ingrandite di quelle galassie, come nella vista in uno specchio Funhouse. Studiando le immagini distorte, gli astronomi hanno stimato la quantità di materia oscura all'interno del cluster. Se la gravità del cluster fosse giunta solo dalle galassie visibili, le distorsioni lsarebbero molto più deboli.
Sulla base della loro massa mappata ad alta risoluzione, Coe ei suoi collaboratori confermano i risultati precedenti che dimostrano che il nucleo di Abell 1689 è molto più denso di materia oscura del previsto per un cluster delle sue dimensioni, sulla base di simulazioni al computer sulla crescita della struttura. Abell 1689 si unisce ad una manciata di altri gruppi ben studiati con la stessa anomala densità. La scoperta è sorprendente, perché la spinta di energia oscura agli inizi della vita dell'universo avrebbe arrestato la crescita di tutti gli ammassi di galassie.
Gli "ammassi di galassie, quindi, si sarebbero dovuti formare miliardi di anni prima in modo da costruire i numeri che vediamo oggi", spiega Coe. "A volte in precedenza, l'Universo era più piccolo e più densamente ricco di materia oscura. Abell 1689 sembra essere stato ben nutrito alla nascita dalla materia densa che circondava l'universo primordiale.
Abell 1689 è tra le più potenti lenti gravitazionali mai osservate. Le osservazioni di Coe osservazioni, combinate con studi precedenti, hanno prodotto 135 immagini multiple di 42 galassie di sfondo.
"Le immagini ottenute sono come un grande puzzle", ha detto Coe. "Abbiamo capito, per la prima volta, il modo in cui è organizzata la massa di Abell 1689 in base allle lenti di tutte queste galassie di sfondo per le loro posizioni osservate". Coe ha utilizzato queste informazioni per produrre una mappa ad alta risoluzione della distribuzione di materia oscura del cluster.
Coe in coppia con il matematico Edward Fusetti, che, all'epoca, era alla United States Military Academy di West Point, ja ideato una nuova tecnica per calcolare la nuova mappa. "Grazie, in gran parte, ai contributi di Eddie, abbiamo finalmente decifrato il codice della lente gravitazionale. Altri metodi si basano sul fare una serie di ipotesi su ciò che potrebbe essere la mappa di massa, e quindi gli astronomi trovano quello che meglio si adatta i dati. Con il nostro metodo, si può ottenere, direttamente dai dati, una mappa della massa che dà una misura perfetta".
Gli astronomi stanno progettando di studiare più cluster per verificare la possibile influenza dell'energia oscura. Un importante programma di Hubble, che analizzerà la materia oscura negli ammassi di galassie giganti è l'indagine degli ammassi e supernovae a lenti con l'Hubble (Clash).
In questa indagine, il telescopio studierà 25 cluster, per un mese nei prossimi tre anni. I grappoli sono stati selezionati da CLASH a causa della loro forte emissione di raggi X, indicando che contengano grandi quantità di gas caldo.
Questa abbondanza significa che i cluster sono estremamente massicci. Osservando questi cluster, gli astronomi mapperanno la distribuzione della materia oscura e cercheranno ulteriori prove conclusive sulla formazione dei cluster primordiali e forse l'iniziale energia oscura.
Traduzione a cura di Arthur McPaul
Fonte: jhhttp://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2010/37/
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