بیگ بنگ:خوشه های بزرگ ِکیهانی در فضا – زمان وجود دارند که در اطرافشان خمیدگی و آشفتگی ایجاد می شود. آنها لنزهای گرانشی ایجاد می کنند و نور در مسیرشان خم می شود. این یکی از پیش بینی های نظریه ی نسبیت اینشتین است که اجرام بزرگ کیهانی باعث خمیدگی فضا- زمان می شود.
ستاره شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل یک خوشه بزرگ کیهانی را با دقت بیش از قبل نقشه برداری کردند. این مشاهدات که با دوربین میدان باز هابل انجام شد، یک خوشه کیهانی بنام MCS J0416.1-2403 را نشان می دهد، خوشه کهکشانی ای که جرمی معادل ۱۶۰ تریلیون برابر جرم خورشید دارد. جزئیات جرم در این نقشه، مدیون تصویر عمیق و بی سابقه از داده هایی است که به تازگی توسط مشاهدات هابل مهیا شده و همچنین مدیون عدسی گرانشی قوی (همگرایی گرانشی) است. اندازه گیری فاصله ی اجرام کیهانی بزرگ و دور دست، زیاد سخت نیست. اغلب برای کاوش محتوی خوشه های بزرگ کیهانی، ستاره شناسان از تاثیرات گرانشی بر روی نور اجرام دور دست استفاده می کنند. تلسکوپ فضایی هابل یکی از اهداف اصلی این کاوش را از مشاهده ی شش خوشه کیهانی مختلف از جمله MCS J0416.1-2403 که در تصویر بالا مشاهده می کنید انجام داد.
با وجود توده های بزرگ تاثیر این خوشه های کیهانی به اطرافشان بسیار ناچیز است. در اکثر موارد آنها عدسی گرانشی ضعیف ایجاد می کنند و باعث می شوند این اجرام دورتر به نظر برسند. زمانی که خوشه ها بزرگ و به اندازه کافی متراکم و انبوه باشند، این تاثیرات چشمگیرتر می شود. تصاویری از کهکشان های معمولی مشاهده شده که مسیر رفت و برگشت نور را به یک حلقه تبدیل می کنند و حتی چندین برابر بقیه تصاویر به نظر می رسد. این تایثر نیز به عنوان عدسی قوی شناخته می شود و پدیده ای است که به دور شش خوشه ی مورد مطالعه هابل هم مشاهده شد.
این تصویر عمیق اجازه ی مشاهده اجرام بسیار کم نور را می دهد تا بتوانیم کهکشان های تحت تاثیر عدسی گرانشی را بهتر از قبل بصورت دقیق بررسی کنیم. می دانیم که تاثیر پدیده عدسی گرانشی در خوشه های کهکشان بیش از چهار برابر تصور قبلی هست. با استفاده از دوربین توسعه یافته هابل اختر شناسان ۵۱ کهکشان جدید را در اطراف این خوشه مشاهده کردند و با این حساب تعداد کهکشان های تحت تاثیر عدسی گرانشی به تعداد ۶۸ عدد رسید، از آنجایی این کهکشان ها چندین برابر دیده می شوند این برابر ۲۰۰ تصویر تحت تاثیر لنز است که در قاب تصویر دیده می شود. این تصویر عمیق به گروهی از دانشمندان اجازه داد تا آشفتگی های ایجاد شده توسط ماده تاریک را در این خوشه های کهکشانی با چنین جرم زیادی بررسی کنند.
عدسی گرانشی یکی از روش های ستاره شناسان برای درک ماده تاریک است که سه چهارم از ماده ی کیهان را احاطه کرده که بطور مستقیم قابل مشاهده نیست و هیچ نوری ساطع نمی کند. این ماده ناشناخته که تنها در گرانش تاثیر می گذارد و حضور آن را باید از تاثیرات گرانشی اش تشخیص داد، از بقیه اجرام بدون اصطکاک عبور کند. بیش از بیست سال است که دانشمندان می دانند چگونه از کهکشان هایی که تحت تاثیر عدسی گرانشی هستند عکس برداری کنند. زمان زیادی طول می کشد تا تلسکوپی درست شود و بتواند مشاهدات عمیق و موثری داشته باشد تا توسط داده های آن مدل های دانشمندان برای نقشه برداری در جزئیات بسیار بی سابقه ای از سیستمی مثل J0416.1-2403 انجام شود.
دانشمندان در این مطالعه ۵۷ کهکشان که بطور واضح تحت تاثیر عدسی گرانشی بودند را با ماده تاریک مدل سازی کردند، دقت این نقشه دو برابر بهتر از نقشه های قبلی است. خوشه ی کیهانی J0416.1-2403 در فاصله ۶۵۰ هزار سال نوری از زمین واقع شده و دانشمندان می گویند جرم آن ۱۶۰ تریلیون برابر خورشید است. این اندازه گیری دقیق تر از همه نقشه هایی است که از خوشه های کهکشانی صورت گرفته شده است. با بررسی دقیق اینکه توده، اختر شناسان می توانند آشفتگی فضا- زمان را با دقت زیاد تعیین می کنند. با ترکیب داده ها و منابع می تواند جزئیات توزیع جرم و سرعت نسبی خوشه های کهکشانی را تعیین کرد و این بررسی ها درک تکامل خوشه های کهکشانی را فراهم خواهد کرد. نتایج این تحقیقات در ماهنامه نجوم سلطنتی منتشر شده است.
منبع: Dailygalaxy