Hãy tưởng tượng ánh sáng từ một thiên hà xa xôi di chuyển hàng tỷ năm qua vũ trụ, chỉ để gặp phải một thiên hà khổng lồ ở phía trước làm biến dạng không-thời gian. Sự uốn cong cực đoan này—lensing hấp dẫn mạnh—có thể xoắn ánh sáng nền thành một vòng tròn gần như hoàn hảo được gọi là vòng Einstein. Với công nghệ hình ảnh và quang phổ độ phân giải cao tiên tiến (đặc biệt từ các kính viễn vọng như Kính viễn vọng Không gian James Webb), các nhà thiên văn học phân tích những biến dạng nhỏ nhất trong những vòng vũ trụ này. Họ cẩn thận tách biệt những ngôi sao phát sáng có thể nhìn thấy khỏi cấu trúc vô hình thực sự chiếm ưu thế: vật chất tối. Kết quả? Một bản đồ hấp dẫn chính xác tuyệt vời tiết lộ hình dạng thực sự của halo vật chất tối, mức độ tập trung của nó ở trung tâm, và—điều thú vị nhất—sự không đồng nhất nhỏ hay "cấu trúc phụ." Tại sao điều này lại quan trọng đến vậy? Vật chất tối từ chối phát ra, hấp thụ hoặc phản xạ ánh sáng—nó hoàn toàn vô hình với các kính viễn vọng thông thường của chúng ta. Cách duy nhất để phát hiện và lập bản đồ nó là thông qua những dấu vết hấp dẫn của nó. Các vòng Einstein cung cấp một trong những phép đo tinh khiết nhất, dựa trên hình học có thể, không bị ảnh hưởng bởi những giả định lộn xộn mà các phương pháp khác gặp phải (như theo dõi quỹ đạo sao hoặc chuyển động khí). Những phát hiện gần đây tiết lộ rằng những halo vật chất tối này không mịn màng và đồng nhất như đã từng tưởng tượng một cách đơn giản. Thay vào đó, chúng đầy những cụm nhỏ và subhalos—đúng như dự đoán của các mô phỏng vũ trụ hàng đầu dựa trên vật chất tối lạnh. Bằng cách so sánh những quan sát lensing này với các mô phỏng đó, các nhà khoa học kiểm tra một cách nghiêm ngặt bản chất cơ bản của chính vật chất tối và vật lý phức tạp đã hình thành cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ chúng ta qua thời gian vũ trụ. Nguồn: NASA, quan sát từ Kính viễn vọng Không gian James Webb, các ấn phẩm trong Nature Astronomy và The Astrophysical Journal.