最近發表在《自然天文學》上的一項研究對目前宇宙結構形成的模型提出了質疑，該研究是基於用望遠鏡卡納裡亞斯望遠鏡所獲得的數據進行。宇宙的結構可以與海綿的結構相比較，海綿通常被稱為宇宙網。物質集中在互相交叉的細絲上，形成大部分物質聚集的區域，而其他的則是很少物質聚集的區域。在密度最大的點上，星系聚集在一起，形成星系團。
這些系統可以包含數千個星系，是宇宙中最龐大的結構。研究宇宙網絡是天體物理學目前面臨的挑戰之一。主要組件的屬性的物質在這些尺度不是眾所周知的，所以我們使用術語如「暗物質」和「暗能量」前者佔宇宙質量的20%左右，是什麼讓結構受自身引力的作用有點像膠水。
博科園-科學科普：另一方面它佔宇宙的75%，與宇宙膨脹的方式有關。「正常」物質，包括恆星、氣體和塵埃的星系，僅佔宇宙質量的5%，但它們在追蹤暗物質和暗能量的力量和性質方面發揮著重要作用。由義大利博洛尼亞大學的Mauro Sereno領導的國際研究小組，在IAC和安達盧西亞星象研究所的參與下，發現了宇宙中最密集的星系團之一。研究分析第一次的外區星系團PSZ2 G099.86 + 58.45 9000萬光年的半徑，一個區域的物質分布不清楚以前也沒有這些區域中的材料是否通過集群的引力束縛在一起。首席研究員毛羅·塞利諾說：星系團的環境包括其他結構，如絲狀物和其他鄰近的星系團，以及向最巨大的中央星系團墜落的物質。
圖片：Instituto de Astrofísica de Canarias
這項研究表明研究的星團周圍物質密度是預期的六倍，此外研究人員還發現，即使在離這些星系團很遠的地方，聚集質量的機制也能產生非常高的密度。這項研究基於「引力透鏡效應」，即當星團及其周圍物質的質量使來自遙遠星系的光線發生彎曲，從而改變背景星系圖像的形狀時產生的效應。作為透鏡的物體越密集、越集中，背景星系的變形就越大。通過使用CFHT(加拿大-法國-夏威夷望遠鏡)獲得的深度圖像，通過所謂的「弱透鏡效應」對超過15萬個背景星系的變形進行統計研究，使研究小組能夠找到PSZ2 G099.86+58.45星系團周圍的分布、質量和密度。結果表明該簇是一個罕見的例外，與結構形成模型不太吻合。
這意味著必須有比我們所知道的更有效的吸積物質的機制。雖然這些模型很好地適應了星系群內部區域的物質密度，達到了1500萬到2000萬光年的距離，但是在外層區域，模型需要一個額外的組件來適應觀測到的數據。IAC研究員拉斐爾·巴勒納說：這個質量的組成部分是完全未知的，星系群的數值模擬並不能預測它，因此面臨著大量的觀測證據，而我們並不指望能找到它。IAC小組參與了這篇文章的發表，他們在洛斯穆奇奧斯天文臺(Roque de los Muchachos Observatory, Garafia, La Palma)的Gran望遠望遠鏡(GTC)上使用多目標OSIRIS光譜儀對組成PSZ2 G099.86+58.45星系團的星系樣本進行了光譜觀測。通過測量星系團中星系運動的速度，就可以測量它的總質量。
作為一個實際問題，這相當於用行星在軌道上的速度來測量太陽的質量。使用這種方法，他們成功地測量了集群的總質量。結果證實了PSZ2 G099.86+58.45是一個非常巨大、密集的星系團，其強大的引力場的影響延伸到離中心很遠的地方，比模型預測的要大得多。IAC研究員阿琳娜·斯特蘭斯卡(Alina Streblyanska)說：我們已經做了一項研究，打開了通往宇宙中尚未充分探索的區域的大門，即星系團之間的界限。當我們研究這些系統時，這個區域可以給我們提供很多信息，它們是如何形成的，以及這些，宇宙中最龐大的結構，是如何演化的。在這項研究中，在理解暗物質以及如何在宇宙的宇宙網絡中分布過程中又邁出了一小步。
博科園-科學科普｜參考期刊：Nature Astronomy｜來自：金絲雀天體物理研究所
博科園-傳遞宇宙科學之美