Estendendo 60 milhões de anos-luz de um dos grupos de galáxias mais maciças conhecidas, o filamento é parte da teia cósmica que constitui a estrutura em larga escala do Universo, e é uma sobra dos primeiros momentos após a Big Bang.
Astrônomos usando o NASA / ESA Hubble Space Telescope estudaram um filamento gigante de matéria escura em 3D pela primeira vez.
Se a massa de elevado medido para o filamento é representativo do resto do universo, em seguida, essas estruturas podem conter mais do que metade de toda a massa do universo.
Clique na imagem para ampliarUma imagem do aglomerado de galáxias MACS J0717.5 3745, com um mapa do seu filamento matéria escura associada sobreposta em azul. Crédito: NASA, ESA, Harald Ebeling (Universidade do Havaí em Manoa) e Jean-Paul Kneib (LAM)
A teoria do Big Bang prevê que as variações na densidade da matéria nos primeiros momentos do Universo levou a maior parte da matéria no cosmos para condensar em uma teia de filamentos emaranhados. Esta visão é apoiada por simulações de computador da evolução cósmica, que sugere que o Universo é estruturado como uma teia, com longos filamentos que ligam uns aos outros nos locais de aglomerados de galáxias massivas.
entanto, esses filamentos, embora vasto, são feitos principalmente de matéria escura, que é incrivelmente difícil de observar.
A primeira identificação convincentes de uma secção de um destes filamentos foi feito no início do ano [1].Agora, uma equipe de astrônomos tem ido mais longe sondando a estrutura de um filamento em três dimensões. Vendo um filamento em 3D elimina muitas das armadilhas que vêm estudando a imagem plana de tal estrutura.
| "Os filamentos da teia cósmica são extremamente estendido e muito difusa, o que os torna extremamente difícil de detectar, muito menos estudo em 3D", diz Mathilde Jauzac (LAM, França e Universidade de KwaZulu-Natal, África do Sul), principal autor do estudo.A equipe combinou imagens de alta resolução da região ao redor das galáxias maciças de cluster MACS J0717.5 3745 (ou MAC J0717 para o short), extraídos usando Hubble, o Telescópio Subaru NAOJ eo Telescópio Canadá-França-Havaí, com dados espectroscópicos sobre as galáxias dentro dele a partir do WM Keck Observatory e do Observatório Gemini. Analisando em conjunto estas observações dá uma vista completa da forma do filamento, tal como ela se estende para fora a partir do aglomerado de galáxias quase ao longo da nossa linha de visão. |
Receita da equipe para estudar o filamento vasta mas difusa combina vários ingredientes cruciais.
Primeiro ingrediente: um alvo promissor. As teorias da evolução cósmica sugerem que aglomerados de galáxias se formam onde filamentos da teia cósmica se encontram, com os filamentos lentamente canalizando matéria em clusters. "Do nosso trabalho anterior no MAC J0717, sabíamos que este grupo está crescendo ativamente, e, portanto, um alvo principal para um estudo detalhado da rede cósmica", explica o co-autor Harald Ebeling (Universidade do Havaí em Manoa, EUA), que lidera a equipe que descobriu MAC J0717 há quase uma década.
Clique na imagem para ampliarEsta imagem mostra um aglomerado de galáxias chamado massivo MACS J0717.5 3745. É composto de quatro pequenos aglomerados de galáxias colidindo. Gás (em azul e vermelho) é revelado em uma imagem do Chandra X-ray Observatory. Galáxias aparecem em uma imagem óptica do espaço da NASA Telescópio Hubble. Créditos: NASA / Hubble
Segundo ingrediente: Técnicas avançadas de lente gravitacional. A famosa teoria de Albert Einstein da relatividade geral diz que o caminho da luz é desviada quando passa através ou perto de objetos com uma grande massa. Filamentos da teia cósmica são em grande parte composta de matéria escura [2] que não pode ser vista diretamente, mas sua massa é suficiente para dobrar a luz e distorcer as imagens de galáxias no fundo, em um processo chamado de lente gravitacional.
A equipe desenvolveu novas ferramentas para converter as distorções de imagem em um mapa de massa.
Terceiro ingrediente: Imagens de alta resolução. Gravitacional lente é um fenômeno sutil, e estudá-la precisa de imagens detalhadas. Observações do Hubble deixar a equipe precisa estudar a deformação nas formas de inúmeras galáxias com lentes.
Isto por sua vez revela onde o filamento de matéria escondido escuro está localizado. "O desafio", explica o co-autor Jean-Paul Kneib (LAM, França), "era encontrar um modelo de forma do cluster que provido todas as características Lensing que observamos."
Finalmente: As medições de distâncias e movimentos. Observações do Hubble do cluster dar o melhor mapa bidimensional ainda de um filamento, mas para ver a sua forma em 3D necessários observações adicionais.Imagens a cores [3], bem como velocidades de galáxias medidos com espectrômetros [4], usando dados do Subaru, CFHT, WM Keck, e telescópios Gemini Norte (todas em Mauna Kea, Havaí), permitiu à equipa localizar milhares de galáxias dentro do filamento e para detectar os movimentos de muitos deles.
Um modelo que combinou informação posicionai e de velocidade para todas estas galáxias foi construído e, em seguida, este revelou a forma 3D e orientação da estrutura filamentar. Como resultado, a equipe foi capaz de medir as propriedades reais de esta estrutura ilusória filamentosos sem as incertezas e preconceitos que vêm de projetar a estrutura em duas dimensões, como é comum em tais análises.
Os resultados obtidos empurrar os limites de previsões feitas por trabalho teórico e simulações numéricas da teia cósmica.
Com um comprimento de pelo menos 60 milhões de anos-luz, o MAC J0717 filamento é extrema, mesmo em escalas astronômicas. E se o teor em massa como medido pela equipa pode ser tomado como representativo de filamentos próximos aglomerados gigantes, em seguida, estas ligações difusas entre os nós da rede cósmica pode conter ainda mais massa (sob a forma de matéria escura) do que os teóricos previstos. Tanto que mais da metade de toda a massa do Universo pode estar escondida nestas estruturas.
O próximo NASA / ESA / CSA James Webb Space Telescope, com lançamento previsto para 2018, será uma ferramenta poderosa para a detecção de filamentos na teia cósmica, graças à sua sensibilidade muito maior.
Os cientistas apresentam seu trabalho em um artigo nos Avisos jornal mensal da Royal Astronomical Society.
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