最近发表在《自然天文学》上的一项研究对目前宇宙结构形成的模型提出了质疑，该研究是基于用望远镜卡纳里亚斯望远镜所获得的数据进行。宇宙的结构可以与海绵的结构相比较，海绵通常被称为宇宙网。物质集中在互相交叉的细丝上，形成大部分物质聚集的区域，而其他的则是很少物质聚集的区域。在密度最大的点上，星系聚集在一起，形成星系团。
这些系统可以包含数千个星系，是宇宙中最庞大的结构。研究宇宙网络是天体物理学目前面临的挑战之一。主要组件的属性的物质在这些尺度不是众所周知的，所以我们使用术语如“暗物质”和“暗能量”前者占宇宙质量的20%左右，是什么让结构受自身引力的作用有点像胶水。
博科园-科学科普：另一方面它占宇宙的75%，与宇宙膨胀的方式有关。“正常”物质，包括恒星、气体和尘埃的星系，仅占宇宙质量的5%，但它们在追踪暗物质和暗能量的力量和性质方面发挥着重要作用。由意大利博洛尼亚大学的Mauro Sereno领导的国际研究小组，在IAC和安达卢西亚星象研究所的参与下，发现了宇宙中最密集的星系团之一。研究分析第一次的外区星系团PSZ2 G099.86 + 58.45 9000万光年的半径，一个区域的物质分布不清楚以前也没有这些区域中的材料是否通过集群的引力束缚在一起。首席研究员毛罗·塞利诺说：星系团的环境包括其他结构，如丝状物和其他邻近的星系团，以及向最巨大的中央星系团坠落的物质。
图片：Instituto de Astrofísica de Canarias
这项研究表明研究的星团周围物质密度是预期的六倍，此外研究人员还发现，即使在离这些星系团很远的地方，聚集质量的机制也能产生非常高的密度。这项研究基于“引力透镜效应”，即当星团及其周围物质的质量使来自遥远星系的光线发生弯曲，从而改变背景星系图像的形状时产生的效应。作为透镜的物体越密集、越集中，背景星系的变形就越大。通过使用CFHT(加拿大-法国-夏威夷望远镜)获得的深度图像，通过所谓的“弱透镜效应”对超过15万个背景星系的变形进行统计研究，使研究小组能够找到PSZ2 G099.86+58.45星系团周围的分布、质量和密度。结果表明该簇是一个罕见的例外，与结构形成模型不太吻合。
这意味着必须有比我们所知道的更有效的吸积物质的机制。虽然这些模型很好地适应了星系群内部区域的物质密度，达到了1500万到2000万光年的距离，但是在外层区域，模型需要一个额外的组件来适应观测到的数据。IAC研究员拉斐尔·巴勒纳说：这个质量的组成部分是完全未知的，星系群的数值模拟并不能预测它，因此面临着大量的观测证据，而我们并不指望能找到它。IAC小组参与了这篇文章的发表，他们在洛斯穆奇奥斯天文台(Roque de los Muchachos Observatory, Garafia, La Palma)的Gran望远望远镜(GTC)上使用多目标OSIRIS光谱仪对组成PSZ2 G099.86+58.45星系团的星系样本进行了光谱观测。通过测量星系团中星系运动的速度，就可以测量它的总质量。
作为一个实际问题，这相当于用行星在轨道上的速度来测量太阳的质量。使用这种方法，他们成功地测量了集群的总质量。结果证实了PSZ2 G099.86+58.45是一个非常巨大、密集的星系团，其强大的引力场的影响延伸到离中心很远的地方，比模型预测的要大得多。IAC研究员阿琳娜·斯特兰斯卡(Alina Streblyanska)说：我们已经做了一项研究，打开了通往宇宙中尚未充分探索的区域的大门，即星系团之间的界限。当我们研究这些系统时，这个区域可以给我们提供很多信息，它们是如何形成的，以及这些，宇宙中最庞大的结构，是如何演化的。在这项研究中，在理解暗物质以及如何在宇宙的宇宙网络中分布过程中又迈出了一小步。
博科园-科学科普｜参考期刊：Nature Astronomy｜来自：金丝雀天体物理研究所
博科园-传递宇宙科学之美