Na de dood van de legendarische kosmoloog Stephen Hawking blijven onderzoekers belangrijke ontdekkingen doen over de evolutie van galactische clusters. Een internationaal team uit Taiwan, Italië, Japan en de Verenigde Staten heeft een nieuwe fundamentele wet onthuld die voorziet in de evolutie van clusters van sterrenstelsels.
Galactische trossen zijn de grootste hemellichamen in het universum. Maar het was moeilijk om hun grootte en massa nauwkeurig te meten, omdat ze voor het grootste deel worden gerepresenteerd door donkere materie, die niet direct kan worden waargenomen. Een van de methoden voor indirecte observatie is het gebruik van het effect van zwaartekrachtlensing, gebaseerd op Einstein's relativiteitstheorie. Lichtstralen uit de melkweg achter de cluster rekken zich uit onder invloed van de zwaartekracht. Als je de vormvervorming voor veel sterrenstelsels op de achtergrond kunt meten, kun je het zwaartekrachtsveld van het cluster bepalen, en vervolgens de massa en grootte.
Schematische weergave van zwaartekrachtlensing. Lichtstralen van een achtergrondmelkweg worden gebogen door de zwaartekracht van een galactisch cluster
Een van de moeilijkheden van het onderzoek was de noodzaak van nauwkeurige metingen van vervorming. Om dit probleem te verhelpen, gebruikte de groep nauwkeurige gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop en de Subaru-telescoop. Samen met informatie over de temperatuur van het gas uit de röntgensatelliet kon Chandra deze gegevens statisch onderzoeken en constateren dat ze voldoen aan een eenvoudige wet die wordt weergegeven door de grootte, massa en temperatuurindex van het gas in de clusters. Met behulp van computermodellen bleek dat clusters volgens de wet met 4-8 miljard jaar zijn gegroeid. Theoretisch betekent deze wet dat grote sterrenstelsels nog steeds in hun tienerjaren zijn, blijven groeien en een grote hoeveelheid omringende materie trekken.
Links: een groeiend cluster dat veel sterrenstelsels en donkere materie aantrekt. Sterrenstelsels vallen snel en de temperatuur van het gas stijgt. Rechts: rustige cluster ontwikkeld, weinig materie aantrekkende
De wet is zo eenvoudig dat deze kan worden gebruikt om de waargenomen relaties in clusters te kalibreren. Dit is een sleutelelement in de studie van de kosmologische wetten van het universum.
