Структуру Вселенной можно сравнить с губкой, где все устроено в виде сети. Материя сосредоточена вдоль нитей, которые пересекаются друг с другом, формируя зоны, где накапливается большая часть материи, и другие, где ее очень мало. В самых плотных точках галактики группируются вместе, создавая скопления. Эти системы, способные вмещать тысячи галактик, выступают наиболее массивными вселенскими структурами.
Изучение космической сети – одна из современных астрофизических задач. Свойства основных компонентов материи в этих масштабах недостаточно известны, поэтому ученые пользуются терминами, вроде «темная материя» и «темная энергия». Первая занимает примерно 20% массы Вселенной и является тем, что сохраняет структуры, связанные их собственной гравитацией (действует как клей). Вторая охватывает 75% Вселенной и связана с процессом расширения пространства. «Нормальная» материя (галактики со звездами, газом и пылью) занимает всего лишь 5%, но играет важную роль в отслеживании сил и свойств темной материи и темной энергии.
Недавно международная команда ученых обнаружила одно из наиболее плотных галактических скоплений. Речь идет о PSZ2 G099.86+58.45, чьи внешние зоны проанализировали в радиусе 90 млн. световых лет. Окружающая скопления среда включает в себя другие структуры, вроде нитей и прочих соседних скоплений, а также материал, поступающий в центр. Анализ показал, что плотность вещества вокруг изучаемого скопления в 6 раз больше, чем ожидали.
Работа исследования основана на эффекте гравитационного линзирования, осуществляемого, когда масса скопления и его окружающего материала изгибают свет от отдаленных галактик, меняя формы их изображений. Чем плотнее и сконцентрированное тело (линза), тем сильнее деформируются фоновые галактики. Статистическое исследование деформации для более 150000 фоновых галактик позволило вычислить массу, распределение и плотность вокруг скопления PSZ2 G099.86+58.45.
Существующие модели предоставляют хорошие возможности для плотности вещества во внутренних областях галактических скоплений на удаленности в 15-20 млн. световых лет, но во внешних областях они нуждаются в дополнительном компоненте для соответствия наблюдаемым данным. С помощью спектрографа OSIRIS ученые провели спектроскопические наблюдения в скоплении PSZ2 G099.86 + 58.45. Измерив скорость движения галактик, можно определить общую массу скопления.
Анализ показал, что перед нами крайне массивное и плотное галактическое скопление, а эффекты мощного гравитационного поля простираются на огромные дистанции от центра (они превышают прогнозы моделей). Этот регион способен предоставить важную информацию о формировании и эволюции наиболее массивных вселенских структур.