Circa l'85% della materia nell'universo è sotto forma di materia oscura, la cui natura resta un mistero, e il resto è del tipo che si trova negli atomi. La materia oscura mostra gravità ma per il resto non interagisce con la materia normale, né emette luce. Gli astronomi che studiano l'evoluzione delle galassie scoprono che, poiché è così abbondante, la materia oscura lo fa, però, dominano la formazione nell'universo di strutture su larga scala come ammassi di galassie.

Nonostante sia difficile da rilevare direttamente, la materia oscura può essere tracciata modellando osservazioni sensibili delle distribuzioni delle galassie su una gamma di scale. Le galassie generalmente risiedono al centro di vasti ammassi di materia oscura chiamati aloni perché circondano le galassie. La lente gravitazionale di galassie più distanti da aloni di materia oscura in primo piano offre una sonda particolarmente unica e potente della distribuzione dettagliata della materia oscura. La "lente debole" si traduce in forme modeste ma sistematiche di deformazione delle galassie di sfondo e può fornire vincoli robusti sulla distribuzione della materia oscura all'interno degli ammassi; "lente forte, " in contrasto, crea altamente distorto, immagini ingrandite e occasionalmente multiple di un'unica fonte.

Nell'ultimo decennio, osservazioni e simulazioni idrodinamiche hanno notevolmente migliorato la nostra comprensione di come si sviluppano le galassie massicce, con uno scenario a due fasi ora favorito. Nel primo passo, i nuclei massicci delle galassie odierne si formano in tempi cosmologici dal collasso gravitazionale della materia in una galassia, insieme al loro alone di materia oscura circostante. La formazione stellare aumenta quindi la massa stellare della galassia. Le galassie più massicce, però, hanno una seconda fase in cui catturano stelle dalle regioni esterne di altre galassie, e una volta che la loro formazione stellare si placa, questa fase domina il loro assemblaggio. I modelli al computer e alcuni risultati osservativi sembrano confermare questo scenario.

L'astronomo CfA Joshua Speagle era un membro di un team che utilizzava ultrasensibili, imaging ad ampio campo visivo alla lunghezza d'onda ottica e nel vicino infrarosso sul telescopio Subaru per studiare l'assemblaggio massiccio di galassie. La loro tecnica ha sfruttato i deboli effetti di lente perché anche le galassie massicce tendono ad avere più massicce, aloni di materia oscura che distorcono la luce. Gli astronomi hanno studiato circa 3200 galassie le cui masse stellari sono superiori a quella della Via Lattea (circa quattrocento miliardi di masse solari). Utilizzando analisi di lenti deboli, hanno scoperto che le informazioni sulla storia dell'assemblaggio di aloni massicci di materia oscura sono codificate nelle distribuzioni di massa stellare delle massicce galassie centrali. Tra le altre implicazioni, gli scienziati mostrano che per le galassie della stessa massa, quelli con forme più estese tendono ad avere aloni di materia oscura più massicci. I risultati aprono una nuova finestra per esplorare come si formano e si evolvono le galassie massicce nel tempo cosmico.