Ser över 300 miljoner ljusår in i en monstruös stad av galaxer, astronomer har använt NASA:s rymdteleskop Hubble för att göra en omfattande folkräkning av några av dess mest ringa medlemmar:hela 22, 426 klotformade stjärnhopar hittade hittills.

Undersökningen, publicerades den 9 november, 2018, nummer av The Astrofysisk tidskrift , kommer att göra det möjligt för astronomer att använda det klotformade klusterfältet för att kartlägga fördelningen av materia och mörk materia i Coma-galaxhopen, som rymmer över 1, 000 galaxer som är packade ihop.

Eftersom klothopar är mycket mindre än hela galaxer – och mycket rikligare – är de ett mycket bättre spårare av hur rymdens struktur förvrängs av Coma-hopens gravitation. Faktiskt, Coma-klustret är en av de första platserna där observerade gravitationsavvikelser ansågs tyda på en hel del osynlig massa i universum – senare för att kallas "mörk materia".

Bland universums tidigaste hemman, klotformade stjärnhopar är snöklotformade öar med flera hundra tusen gamla stjärnor. De är en del av födelsen och tillväxten av en galax. Cirka 150 klotformiga hopar snärjs runt vår galax Vintergatan, och, eftersom de innehåller de äldsta kända stjärnorna i universum, var närvarande under de tidiga uppväxtåren av vår galax.

Några av Vintergatans klotformiga hopar är synliga för blotta ögat som "stjärnor" som ser suddigt ut. Men på avståndet från Coma-klustret, dess klotformar framstår som ljusprickar även för Hubbles superskarpa syn. Undersökningen fann att klothoparna var utspridda i utrymmet mellan galaxerna. De har blivit föräldralösa från sin hemgalax på grund av nästan galaxkollisioner inuti det trafikstockade klustret. Hubble avslöjade att några klotformade kluster radas upp längs broliknande mönster. Detta är bevis för interaktioner mellan galaxer där de gravitationsmässigt drar i varandra som att dra i taffy.

Astronom Juan Madrid från Australian Telescope National Facility i Sydney, Australien tänkte först på fördelningen av klothopar i Coma när han undersökte Hubble-bilder som visar klothoparna som sträcker sig hela vägen till kanten av ett givet fotografi av galaxer i Comahopen.

Han såg fram emot mer data från en av de äldre undersökningarna av Hubble som utformades för att få data om hela Coma-klustret, kallas Coma Cluster Treasury Survey. Dock, halvvägs genom programmet, under 2006, Hubbles kraftfulla Advanced Camera for Surveys (ACS) hade ett elektronikfel. (ACS reparerades senare av astronauter under ett Hubble-serviceuppdrag 2009.)

För att fylla i undersökningsluckor, Madrid och hans team tog mödosamt många Hubble-bilder av galaxhopen tagna från olika Hubble-observationsprogram. Dessa lagras i Space Telescope Science Institutes Mikulski Archive for Space Telescopes i Baltimore, Maryland. Han satte ihop en mosaik av den centrala regionen av klustret, arbetar med studenter från National Science Foundations Research Experience for Bachelor-program. "Detta program ger en möjlighet till studenter som är inskrivna vid universitet med liten eller ingen astronomi att få erfarenhet inom området, sa Madrid.

Teamet utvecklade algoritmer för att sålla igenom Coma-mosaikbilderna som innehåller minst 100, 000 potentiella källor. Programmet använde klothopars färg (dominerade av skenet från åldrande röda stjärnor) och sfäriska form för att eliminera främmande föremål – mestadels bakgrundsgalaxer som inte är associerade med Coma-klustret.

Även om Hubble har fantastiska detektorer med oöverträffad känslighet och upplösning, deras största nackdel är att de har små synfält. "En av de coola aspekterna av vår forskning är att den visar upp den fantastiska vetenskapen som kommer att vara möjlig med NASA:s planerade Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) som kommer att ha ett mycket större synfält än Hubble, " sa Madrid. "Vi kommer att kunna avbilda hela galaxhopar på en gång."