Evrendeki maddenin yaklaşık% 85’i, doğası bir sır olarak kalan ve geri kalanı atomlarda bulunan türden karanlık madde biçimindedir. Karanlık madde kütle çekim kuvveti sergiler, ancak normal madde ile etkileşmez ve ışık yaymaz. Galaksilerin evrimini inceleyen gökbilimciler, çok fazla karanlık madde olduğu için, galaksi kümeleri gibi büyük ölçekli yapıların evrenindeki formasyona egemen olduğunu buldular. Doğrudan tespit edilmesi zor olmasına rağmen, karanlık madde gökadaların çeşitli ölçeklerdeki dağılımlarının hassas gözlemlerinin modellenmesiyle izlenebilir.

Gökadalar, genellikle gökadaları çevrelediği için halo (hale, ışık halkası) denilen karanlık madde yığınlarının merkezlerinde bulunurlar. Daha uzak galaksilerin ön plandaki karanlık madde haloları ile kütle çekimsel mercekleri (büyük kütleli gök cisimlerinin yanından geçerken ışık doğrultu değiştirir. bu etki, aynı normal merceklerde olduğu gibi, ışığın ait olduğu kaynağın konumunun ya da boyutlarının gerçekte olduğundan farklı gözlemlenmesine sebep olur), karanlık maddenin ayrıntılı dağılımıyla ilgili özellikle benzersiz ve güçlü bir veri sondası sunar.

“Zayıf lensleme”, arka plan gökadalarının ılımlı ama sistematik olarak deforme olmasına yol açar ve karanlık maddenin kümeler içindeki dağılımı üzerinde güçlü kısıtlamalar sağlayabilir; “güçlü mercek”, aksine, tek bir kaynağın çok bozuk, büyütülmüş ve bazen birden fazla görüntüsünü oluşturur. Son on yılda, gözlemler ve hidrodinamik simülasyonlar, şimdi iki aşamalı bir senaryo ile büyük galaksilerin nasıl geliştiğine dair anlayışımızı önemli ölçüde artırdı. İlk adımda, günümüz galaksilerinin büyük çekirdekleri, evrenin ilkel zamanlarında, maddenin çekimsel çöküşünden galaksilere ve onları çevreleyen karanlık madde halolarıyla birlikte oluşmuştur.

K

Yıldız oluşum süreçleri galaksinin yıldız kütlesini daha arttırır. Bununla birlikte, en büyük gökadalar, diğer gökadaların dış bölgelerinden yıldız yakaladıkları ikinci bir faza sahiptir ve kendi yıldız oluşumları azaldığında bu süreç işlemeye başlar. Bilgisayar modelleri ve bazı gözlemsel sonuçlar bu senaryoyu doğrulamaktadır. Harvard Üniversitesi Astrofizik Merkezi’inden gökbilimci Joshua Speagle, devasa galaksi yapılarını incelemek için Subaru teleskobundaki optik ve  yakın kızılötesi dalga boyuna ultra hassas, geniş görüş alanlı görüntüleme aygıtını kullanan bir ekibin üyesiydi.

Zayıf mercek etkilerinden yararlandı çünkü büyük galaksiler ayrıca ışığı bozan daha büyük, karanlık madde halolarına sahip olma eğilimindeler.  Gökbilimciler, yıldızlarının kütleleri Samanyolu’ndan ortalama 400 milyar güneş kütlesi daha fazla olan yaklaşık 3200 gökadayı inceledi.

Zayıf lens kullanımı analizlerde, masif karanlık madde halelerinin oluşum tarihi hakkındaki bilgilerin, masif merkezi gökadaların yıldız kütle dağılımında gizli olduğunu buldular. Öte yandan bilim insanları, aynı kütleli gökadalarından, daha geniş şekillere sahip olanlarının daha büyük karanlık madde haleleri olma eğiliminde olduklarını gösterdiler. Sonuçlar, büyük galaksilerin kozmik zaman boyunca nasıl oluştuğunu ve geliştiğini keşfetmek için yeni bir pencere açıyor.