Stel je het licht voor van een verre sterrenstelsel dat miljarden jaren door de kosmos reist, om uiteindelijk een enorme foreground sterrenstelsel tegen te komen die de ruimtetijd zelf vervormt. Deze extreme buiging—sterke gravitationele lensing—kan dat achtergrondlicht vervormen tot een verbluffende, bijna perfecte cirkel die een Einstein-ring wordt genoemd. Met geavanceerde hoge-resolutie beeldvorming en spectroscopie (vooral van telescopen zoals de James Webb Space Telescope), ontleden astronomen de kleinste vervormingen in deze kosmische ringen. Ze scheiden zorgvuldig de gloeiende zichtbare sterren van de onzichtbare steigers die werkelijk domineren: donkere materie. Het resultaat? Een uiterst nauwkeurige gravitationele kaart die de ware vorm van de donkere materie halo onthult, hoe centraal geconcentreerd deze is, en—het meest intrigerend—de kleine klonterigheid of "substructuur." Waarom is dit zo belangrijk? Donkere materie weigert licht uit te zenden, te absorberen of te reflecteren—het is volkomen onzichtbaar voor onze gebruikelijke telescopen. De enige manier om het te detecteren en in kaart te brengen is via zijn gravitationele vingerafdrukken. Einstein-ringen leveren een van de puurste, meest geometrisch gedreven metingen op die mogelijk zijn, vrij van de rommelige aannames die andere methoden (zoals het volgen van sterrenbanen of gasbewegingen) teisteren. Recente ontdekkingen onthullen dat deze donkere materie halo's niet glad en uniform zijn zoals ooit simplistisch werd voorgesteld. In plaats daarvan zitten ze vol met kleine klontjes en subhalo's—precies zoals voorspeld door de toonaangevende kosmologische simulaties gebaseerd op koude donkere materie. Door deze lensing-observaties te vergelijken met die simulaties, testen wetenschappers rigoureus de fundamentele aard van donkere materie zelf en de ingewikkelde fysica die de grootschalige structuur van ons universum door de kosmische tijd heeft gevormd. Bronnen: NASA, waarnemingen van de James Webb Space Telescope, publicaties in Nature Astronomy en The Astrophysical Journal.