Ved hjælp af Hubbles avancerede kamera til undersøgelser har astronomer været i stand til at kortlægge usynlig mørk stof i en fjern galakse, hvilket gjorde dem i stand til at skabe et af de skarpeste og mest detaljerede kort over mørk stof i universet. At lede efter usynlige og ubestemte sager er et svært job, men astronomer har forsøgt at gøre i over et årti. Dette nye kort giver muligvis også spor på det andet mystiske materiale i universet - mørk energi - og hvilken rolle det spillede i universets tidlige formative år.
Et hold ledet af Dan Coe ved JPL brugte Hubble til at se på Abell 1689, der ligger 2,2 milliarder lysår væk. Klyngens tyngdekraft, der for det meste stammer fra mørk stof, fungerer som et kosmisk forstørrelsesglas, der bøjes og forstærker lyset fra fjerne galakser bag det. Denne effekt, kaldet gravitationslinsering, producerer flere, fordrejede og stærkt forstørrede billeder af disse galakser, hvilket får galakserne til at se forvrænget og uklar ud. Ved at studere de forvrængede billeder estimerede astronomer mængden af mørkt stof i klyngen. Hvis klyngens tyngdekraft kun kom fra de synlige galakser, ville linseforvrængningerne være meget svagere.
Hvad de fandt antyder, at galakse-klynger kan have dannet sig tidligere end forventet, før skubbet af mørk energi hæmmede deres vækst.
Mørk energi skubber galakser fra hinanden ved at strække rummet mellem dem og derved undertrykke dannelsen af gigantiske strukturer kaldet galakse-klynger. Én måde astronomer kan undersøge denne urbane trækkamp er ved at kortlægge fordelingen af mørkt stof i klynger.
”De linsede billeder er som et stort puslespil,” sagde Coe. "Her har vi for første gang fundet ud af en måde at arrangere massen af Abell 1689 på, således at den linserer alle disse baggrundsgalakser til deres observerede positioner." Coe brugte disse oplysninger til at fremstille et kort med højere opløsning af klyngens distribution af mørke stoffer, end det var muligt før.
Baseret på deres massekort med højere opløsning bekræfter Coe og hans samarbejdspartnere tidligere resultater, der viser, at kernen i Abell 1689 er meget tættere i mørkt stof end forventet for en klynge af dens størrelse, baseret på computersimuleringer af strukturvækst. Abell 1689 slutter sig til en håndfuld andre godt studerede klynger, der viser sig at have lignende tætte kerner. Fundet er overraskende, fordi skubningen af mørk energi tidligt i universets historie ville have bedøvet væksten af alle galakse-klynger.
”Galaxy-klynger måtte derfor være begyndt at danne milliarder af år tidligere for at opbygge til de tal, vi ser i dag,” sagde Coe. ”Tidligere var universet mindre og tættere pakket med mørkt stof. Abell 1689 ser ud til at være blevet godt fodret ved fødslen af det tætte stof omkring det i det tidlige univers. Klyngen har båret denne bulk med sig gennem sit voksne liv for at fremstå, som vi ser den i dag. ”
Astronomer planlægger at studere flere klynger for at bekræfte den mulige indflydelse af mørk energi. Et stort Hubble-program, der vil analysere mørkt stof i gigantiske galakse-klynger, er Cluster Lensing og Supernova-undersøgelsen med Hubble (CLASH). I denne undersøgelse vil teleskopet undersøge 25 klynger i alt en måned i de næste tre år. CLASH-klyngerne blev valgt på grund af deres stærke røntgenemission, hvilket indikerer, at de indeholder store mængder varm gas. Denne overflod betyder, at klyngerne er ekstremt massive. Ved at observere disse klynger vil astronomer kortlægge de mørke stoffordelinger og se efter mere konkret bevis for tidlig klyngedannelse og muligvis tidlig mørk energi.
