Luce visibile e massa totale. Viene mostrata l'immagine a colori composita di PSZ2 G099.86+58.45 che sfrutta CFHTLS g, immagini della banda r e i. I contorni seguono la distribuzione di massa ricostruita dalla luce WL (bianca) e ottica i (rossa) delle galassie con redshift fotometrico entro ±0.06(1 + z cl ) del redshift del cluster (z cl ). Più lungo è il trattino, maggiore è il valore del contorno. La mappa è centrata sul BCG, e il nord è in alto. Barra della scala, 1 Mpc h −1 . Credito:(c) Astronomia della natura (2018). DOI:10.1038/s41550-018-0508-y
Gli aloni di materia oscura sono corpi teorici all'interno dei quali sono sospese le galassie; la massa dell'alone domina la massa totale. Questi aloni non possono essere osservati direttamente, ma gli astronomi deducono la loro presenza dal fenomeno della lente gravitazionale, la distorsione degli oggetti sullo sfondo da parte di forti sorgenti gravitazionali che fungono da lenti. Gli astronomi possono persino studiare galassie lontane ingrandite dalla lente gravitazionale di oggetti gravitazionali più vicini.
I ricercatori sanno da decenni che l'aggregazione delle galassie non rispecchia l'aggregazione della maggior parte della materia nell'universo. Il concetto che la distribuzione delle galassie sia correlata alla densità della materia in un dato sito nell'universo risale al 1984. In un ammasso di galassie, la distribuzione della materia è altamente clusterizzata, e si formano aloni al culmine di questa distribuzione. Questo è chiamato halo bias.
La distorsione dell'alone può anche essere inquadrata come la relazione tra la distribuzione spaziale delle galassie e il sottostante campo di densità della materia oscura. Il clustering è migliorato rispetto alla distribuzione generale della massa nel cluster. Ma ci sono altre proprietà teorizzate oltre alla massa che possono influenzare il clustering; i fisici si riferiscono a questi come bias secondari, ma gli sforzi per identificarli sono stati inconcludenti.
Recentemente, un gruppo di ricercatori italiani ha pubblicato un rapporto in Astronomia della natura su uno studio di PSZ2 GO99.86+58.45, un ammasso di galassie estremamente denso con un segnale di lente gravitazionale molto grande. Riferiscono che il sistema è estremamente raro nel quadro della formazione della struttura galattica, e le sue caratteristiche implicano fortemente l'efficacia di meccanismi di potenziamento diversi dalla massa sugli aloni di materia oscura.
I ricercatori hanno analizzato i dati di due cataloghi di taglio disponibili pubblicamente:CFHTLenS e RCSLens. Hanno scoperto che la periferia dell'ammasso ha un segnale di lente gravitazionale molto grande tracciabile fino a 30 megaparsec. Il suo elevato rapporto segnale-rumore implica una densità di materia ambientale che supera di gran lunga la densità media cosmologica. Riferiscono che l'estrema densità di questo ammasso non può essere attribuita esclusivamente alla massa.
Inoltre, i ricercatori riferiscono che i loro risultati concordano bene con il modello della materia oscura fredda Lambda (ΛCDM), che sostiene che l'universo contiene una costante cosmologica denotata Λ associata all'energia oscura e alla materia oscura fredda. La materia oscura fredda è una forma ipotetica di materia oscura in cui le particelle di materia oscura si muovono più lentamente della luce. Il modello ΛCDM propone che la struttura nell'universo si formi gerarchicamente dal basso verso l'alto, mentre le strutture più piccole collassano sotto l'influenza della loro stessa gravità, e si fondono continuamente in strutture più grandi. Attualmente è il modello preferito per la formazione di strutture nell'universo.
I ricercatori concludono rilevando l'utilità dell'analisi delle lenti nello studio degli ammassi di galassie. Loro scrivono, "Le indagini sulle galassie di nuova generazione eseguiranno regolarmente l'analisi delle lenti di singoli aloni fino a raggi molto grandi, come abbiamo presentato qui."
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