يبلغ طول درب التبانة من 100 إلى 120 ألف سنة ضوئية ، وهي مسافة تتحدى الخيال. لكن مجموعات المجرات ، التي تضم مئات إلى آلاف المجرات التي تتدفق تحت قوة جاذبية جماعية ، يمكن أن تمتد لعشرات الملايين من السنوات الضوئية.
هذه المجموعات الضخمة هي تفاعل معقد بين المجرات المتصادمة والمادة المظلمة. يبدو أنها مستحيلة لرسم خريطة بدقة. ولكن الآن قام فريق دولي من علماء الفلك باستخدام تلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية (إيسا) بذلك بالضبط - رسم خرائط لمجموعة مجرة ، يطلق عليها اسم MCS J0416.1–2403 ، على بُعد 4.5 مليار سنة ضوئية.
"على الرغم من أننا عرفنا كيفية رسم خريطة لكتلة عنقودية باستخدام عدسة قوية لأكثر من عشرين عامًا ، فقد استغرق الأمر وقتًا طويلاً للحصول على مقاريب يمكنها إجراء ملاحظات عميقة وحادة بما فيه الكفاية ، وحتى تصبح نماذجنا معقدة بما يكفي بالنسبة لنا قال جان بول كنيب ، مؤلف مشارك في بيان صحفي: "أن نرسم ، بتفاصيل غير مسبوقة ، نظامًا معقدًا مثل MCS J0416.1-2403".
قد يكون قياس كمية وتوزيع الكتلة داخل الأجسام البعيدة أمرًا صعبًا للغاية. خاصة عندما يكون ثلاثة أرباع المادة في الكون عبارة عن مادة مظلمة ، والتي لا يمكن رؤيتها مباشرة لأنها لا تصدر أو تعكس أي ضوء. يتفاعل فقط عن طريق الجاذبية.
لكن لحسن الحظ فإن مجموعات كبيرة من المادة تشوه وتشوه نسيج الزمكان حولها. يتصرف مثل العدسات ، ويبدو أنه يكبر وينحني الضوء الذي يمر عبرها من أشياء أبعد.
هذا التأثير ، المعروف باسم عدسة الجاذبية ، يمكن رؤيته فقط في حالات نادرة ولا يمكن رصده إلا من خلال أكبر التلسكوبات. حتى مجموعات المجرات ، على الرغم من حجمها الكبير ، تنتج آثار جاذبية ضئيلة على محيطها. بالنسبة للجزء الأكبر ، فإنها تتسبب في ضعف العدسة ، مما يجعل ظهور المزيد من المصادر البعيدة أكثر اهليلجية عبر السماء.
ومع ذلك ، عندما تكون محاذاة الكتلة والعنصر البعيد صحيحة تمامًا ، يمكن أن تكون التأثيرات كبيرة. يمكن إضاءة المجرات الخلفية وتحويلها إلى حلقات وأقواس للضوء ، تظهر عدة مرات في نفس الصورة. هذا التأثير ، المعروف باسم العدسة القوية ، الذي ساعد الفلكيين على رسم خريطة توزيع الكتلة في MCS J0416.1–2403.
قال المؤلف الرئيسي الدكتور جاوزاك "إن عمق البيانات يتيح لنا رؤية أشياء باهتة للغاية وقد سمح لنا بتحديد المجرات ذات العدسات بقوة أكبر من أي وقت مضى". "على الرغم من أن العدسات القوية تضخم مجرات الخلفية ، إلا أنها لا تزال بعيدة جدًا وخافتة جدًا. عمق هذه البيانات يعني أنه يمكننا تحديد المجرات الخلفية البعيدة بشكل لا يصدق. نحن نعلم الآن أكثر من أربعة أضعاف عدد المجرات ذات العدسات القوية في المجموعة أكثر من ذي قبل. "
باستخدام كاميرا هابل المتقدمة للاستطلاعات ، حدد الفلكيون 51 مجرة جديدة متعددة الصور حول الكتلة ، مما أدى إلى تضاعف العدد الموجود في الاستطلاعات السابقة أربع مرات. سمح هذا التأثير لجوزاك وزملاؤها بحساب توزيع المادة المرئية والمظلمة في الكتلة وإنتاج خريطة مقيدة للغاية لكتلتها.
يبلغ إجمالي الكتلة داخل الكتلة 160 تريليون ضعف كتلة الشمس ، مع عدم اليقين بنسبة 0.5 ٪. إنها الخريطة الأكثر دقة التي تم إنتاجها على الإطلاق.
لكن جوزاك وزملائه لا يخططون للتوقف هنا. يجب أن تتضمن الصورة الأكثر دقة لمجموعة المجرات قياسات من ضعف العدسة أيضًا. لذا سيستمر الفريق في دراسة الكتلة باستخدام التصوير هابل العميق.
وسيستخدمون أيضًا مراصد أرضية لقياس أي تحولات في أطياف المجرات وبالتالي ملاحظة سرعات محتويات الكتلة. لن يؤدي الجمع بين جميع القياسات إلى تعزيز التفاصيل فحسب ، بل سيوفر أيضًا نموذجًا ثلاثي الأبعاد للمجرات داخل المجموعة ، ويسلط الضوء على تاريخها وتطورها.
تم قبول هذا العمل للنشر في الإشعارات الشهرية لعلم الفلك الملكي ومتاح على الإنترنت.
