Pomocí HST Advanced Camera for Surveys byli astronomové schopni zmapovat neviditelnou temnou hmotu ve vzdálené galaxii, což jim umožnilo vytvořit jednu z nejostřejších a nejpodrobnějších map temné hmoty ve vesmíru. Hledání neviditelné a neurčité hmoty je obtížná práce, o kterou se však astronomové pokoušejí již více než deset let. Tato nová mapa by také mohla poskytnout vodítka k dalším záhadným věcem ve vesmíru – temné energii – a jakou roli hrála v prvních letech formování vesmíru.
Tým vedený Danem Coe z JPL použil HST k pohledu na Abell 1689, který se nachází 2,2 miliardy světelných let daleko. Gravitace kupy, která většinou pochází z temné hmoty, působí jako kosmická lupa, ohýbá a zesiluje světlo ze vzdálených galaxií za ní. Tento efekt, nazývaný gravitační čočka, vytváří mnohonásobné, pokřivené a značně zvětšené obrazy těchto galaxií, takže galaxie vypadají zkreslené a neostré. Studiem zkreslených snímků astronomové odhadli množství temné hmoty v kupě. Pokud by gravitace kupy pocházela pouze z viditelných galaxií, deformace čočky by byly mnohem slabší.
To, co našli, naznačuje, že kupy galaxií se mohly vytvořit dříve, než se očekávalo, předtím, než tlak temné energie zpomalil jejich růst.
Temná energie tlačí galaxie od sebe tím, že roztahuje prostor mezi nimi, čímž potlačuje tvorbu obřích struktur nazývaných kupy galaxií. Jedním ze způsobů, jak mohou astronomové zkoumat toto prvotní přetahování lanem, je mapování distribuce temné hmoty v kupách.
'Obrazy vytvořené čočkou jsou jako velké puzzle,' řekl Coe. 'Zde jsme poprvé přišli na způsob, jak uspořádat hmotu Abell 1689 tak, aby všechny tyto galaxie na pozadí čočkovala do jejich pozorovaných pozic.' Coe použil tyto informace k vytvoření mapy distribuce temné hmoty kupy s vyšším rozlišením, než bylo možné dříve.
Na základě své mapy hmoty s vyšším rozlišením Coe a jeho spolupracovníci potvrzují předchozí výsledky ukazující, že jádro Abell 1689 je mnohem hustší v temné hmotě, než se očekávalo pro shluk jeho velikosti, na základě počítačových simulací růstu struktury. Abell 1689 se připojuje k hrstce dalších dobře prostudovaných shluků, u kterých bylo zjištěno, že mají podobně hustá jádra. Zjištění je překvapivé, protože tlak temné energie na počátku historie vesmíru by zbrzdil růst všech kup galaxií.
'Galaxické kupy by se proto musely začít tvořit o miliardy let dříve, aby dosáhly počtu, který vidíme dnes,' řekl Coe. 'V dřívějších dobách byl vesmír menší a hustěji naplněný temnou hmotou.' Zdá se, že Abell 1689 byl při narození dobře živen hustou hmotou, která jej obklopovala v raném vesmíru. Hvězdokupa si tento objem s sebou nesla během svého dospělého života, aby se objevila tak, jak ji dnes pozorujeme.“
Astronomové plánují studovat více shluků, aby potvrdili možný vliv temné energie. Hlavním Hubbleovým programem, který bude analyzovat temnou hmotu v gigantických kupách galaxií, je Cluster Lensing and Supernova survey with Hubble (CLASH). V tomto průzkumu bude dalekohled studovat 25 hvězdokup po dobu celkem jednoho měsíce během následujících tří let. Klastry CLASH byly vybrány kvůli jejich silné rentgenové emisi, což naznačuje, že obsahují velké množství horkého plynu. Toto množství znamená, že shluky jsou extrémně masivní. Pozorováním těchto kup astronomové zmapují distribuci temné hmoty a budou hledat přesvědčivější důkazy o rané tvorbě kup a možná i rané temné energii.
