Kính thiên văn không gian Hubble của NASA đã xác định cụm thiên hà được biết đến là có khối lượng lớn nhất trong vũ trụ xa xôi, được đánh số là ACT-CL J0102-4915, và đặt biệt hiệu cho nó là El Gordo – theo tiếng Tây Ban Nha có nghĩa là "tên béo".
Bằng cách đo mức độ bẻ cong hình ảnh tới từ các thiên hà trên nền phía xa do hấp dẫn của cụm thiên hà này gây ra, một nhóm các nhà thiên văn học đã ước tính khối lượng của cụm có thể vào khoảng 3 triệu tỷ lần khối lượng Mặt Trời. Dữ liệu của Hubble cho thấy cụm thiên hà cách Trái Đất 9,7 tỷ năm ánh sáng, có kích thước lớn hơn khoảng 43% so với ước tính trước đó.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính Hubble để xác định mức độ bẻ cong không gian mà cụm này gây nên. Độ phân giải cao của Hubble cho phép một phép đo gọi là gọi là “thấu kính yếu”, nơi trọng lực khủng khiếp của cụm làm biến dạng không gian một cách tinh tế như một tấm gương biến dạng và bẻ cong hình ảnh tới từ các thiên hà nền. Càng bị bẻ cong, khối lượng trong cụm càng lớn.
“Những gì tôi làm về cơ bản là nhìn vào hình dạng của các thiên hà nền ở xa hơn so với cụm này” James Jee thuộc trường đại học California, Davis nói “Nó cho chúng ta một khả năng mạnh mẽ rằng đây thực sự là một hệ tuyệt vời có từ rất sớm trong vũ trụ”
Một phần nhỏ của khối lượng này bị nhốt trong hàng trăm thiên hà trong cụm, và một phần lớn hơn là trong khí nóng lấp đầy toàn bộ khối lượng của cụm. Phần còn lại tồn tại dưới dạng vật chất tối – dạng vật chất chiếm phần lớn khối lượng của vũ trụ.
Mặc dù các cụm thiên hà lớn đều được tìm thấy ở phần gần của vũ trụ, như cụm Bullet, không có gì như thế này từng được phát hiện tồn tại lâu như thế, khoảng thời gian mà vũ trụ đã trải qua một nửa số tuổi của nó hiện nay là 13,8 tỷ năm. Nhóm nghiên cứu nghi ngờ rằng các cụm thiên hà “quái vật” rất hiếm trong vũ trụ sơ khai, dựa trên mô hình vũ trụ hiện nay.
Kích thước to lớn của El Gordo lần đầu tiên được báo cáo vào tháng 1 năm 2012. Các nhà thiên văn học ước tính khối lượng của nó dựa trên quan sát được thực hiện bởi Đài quan sát thiên hà Chandra X-ray của NASA và vận tốc thiên hà đo bằng Kính viễn vọng cực lớn của đài quan sát tại Nam bán cầu của châu Âu tại Paranal, Chile. Họ đã cùng một lúc ước đoán khối lượng của cụm dựa trên các chuyển động của thiên hà trong cụm và nhiệt độ của khí nóng giữa các thiên hà.
Thách thức là EL Gordo trông như thể nó là kết quả của một cuộc va chạm khủng khiếp giữa 2 cụm thiên hà - các nhà nghiên cứu mô tả sự kiện này như sự chạm trán của hai quả đạn đại bác.
“Chúng tôi tự hỏi điều gì sẽ xảy ra khi bạn lấy đi một cụm ở giữa cuộc sáp nhận lớn và những quá trình sáp nhập gây ảnh hưởng lên đám khí chứa tia X và chuyển động của các thiên hà như thế nào” theo John Hughes của Đại học Rutgers ở New Brunswick, New Jersey. “Vì vậy mấu chốt là sự phức tạp của quá trình sáp nhập, nó để lại một số nghi vấn về độ tin cậy của các ước đoán về khối lượng chúng tôi đã thực hiện”.
Đó là nơi mà dữ liệu của Hubble hướng tới, theo Felipe Menanteau của Đại học Illinois tại Urbana-Champaign.
“Chúng tôi cần một sự ước tính khối lượng độc lập và mạnh mẽ hơn cho cụm đặc biệt này, và những điều cực hiếm này tồn tại trong mô hình vũ trụ hiện nay như thế nào. Có những động năng chưa được tính tới và có thể có khả năng gợi ý rằng chúng tôi đã ước tính khối lượng thấp hơn thực tế” Menanteau nói.
Kỳ vọng về “năng lượng bị mất tích” xuất phát từ thực tế là sự hợp nhất của các cụm thiên hà đang xảy ra tiếp tuyến với đường quan sát. Điều này có nghĩa là chúng có khả năng bị mất một phần động năng có ích cho việc sáp nhập vì các phép đo quang phổ của họ chỉ theo dõi vận tốc hướng tâm của các thiên hà.
Bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu với kính Hubble sẽ là có một hình ảnh đầy đủ của cụm. Vì El Gordo không vừa với trường nhìn của Hubble, đội nghiên cứu sẽ chụp hình các phần của cụm thiên hà và ghép chúng lại với nhau thành một bức tranh hoàn chỉnh.
Các nhà nghiên cứu nói nó như quan sát phía bên cạnh của một người khổng lồ.
“Chúng tôi có thể nói rằng El Gordo là một gã to con, nhưng không rõ đôi chân thế nào, vì vậy chúng tôi cần một trường nhìn rộng hơn để có được bức tranh hoàn chỉnh về gã khổng lồ” Menanteau nói.
Ngọc Ánh (VACA)
Theo Astronomy
