1933, Fritz Zwicky, beroemde Amerikaanse astronoom van Zwitserse afkomst, kwam tot de verbazingwekkende conclusie dat, hoewel sterrenstelsels de wegwijzers zijn van clusters van sterrenstelsels, hun bijdrage aan de totale clustermassa is minuscuul in vergelijking met een dominante component van donkere materie. Huidige schattingen van de totale massa van een cluster geven aan dat de bijdragen ruwweg zijn:

• sterrenstelsels:1 procent
• heet intraclustergas:9 procent
• donkere materie:90 procent.

Tot nu, deze megaparsec-schaal systemen, die tot honderden biljoenen zonnemassa's hebben, werden gemakkelijk herkend in zichtbaar licht vanwege de helderheid van de ingebedde sterrenstelsels en hun concentratie op de clustercentra. Vanwege hun grote massa en omvang, clusters van sterrenstelsels zijn van fundamenteel belang voor het in kaart brengen en het massabudget van het universum. Nieuw werk van een internationaal team van wetenschappers suggereert dat misschien wel een derde van alle clusters eerder niet is waargenomen. De studie, uitgevoerd in het nabije heelal, laat zien dat de nieuw onthulde clusters minder, minder verpakt, en minder lichtgevende sterrenstelsels in vergelijking met de conventionele clusters.

De ontdekking werd gedaan met behulp van openbare gegevens voor 191, 440 sterrenstelsels van een groot sterrenstelsel roodverschuivingsonderzoek (de 2dFGRS) tien jaar geleden uitgevoerd met een robotinstrument op de 3,9 meter lange Anglo-Australian Telescope. Het opnieuw onderzoeken van de gegevens door middel van big data-analyse, samen met het opgeven van vooroordelen over het uiterlijk van clusters, leidde tot de gerapporteerde ontdekking.

Het internationale team van astronomen en computerwetenschappers toonde aan dat niet alle clusters (of zwermen) sterrenstelsels er hetzelfde uitzien in het optische bereik. "We hebben clusters gevonden met steeds minder lichtgevende sterrenstelsels (spiralen en onregelmatige stelsels) en losser gepakt naar de centra toe dan de conventionele clusters, eigenschappen die ze oppervlakkig een uiterlijk geven dat niet al te veel verschilt van gewone delen van de lucht. Dit is de belangrijkste reden waarom ze tot nu toe onopgemerkt bleven, " legt Luis Campusano van de Universiteit van Chili in Santiago uit en hoofdauteur van de studie.

"Het resultaat is net zo verrassend alsof geografen een derde van de hoge toppen in een bergketen zoals de Andes hadden gemist omdat ze sneeuw hadden en een beetje platter waren op hun toppen, " voegt Roger G. Clowes van het Jeremiah Horrocks Institute van de University of Central Lancashire toe, Engeland, co-auteur van het artikel.

De ontdekking van een nieuwe klasse van massieve clusters heeft belangrijke gevolgen. "Tot dusver, de zoekopdrachten van clusters waren gebaseerd op de aanwezigheid van heldere elliptische sterrenstelsels, terwijl de toevoeging van nieuwe massieve clusters hun bijdrage aan de gemiddelde massa van het universum vergroot. Het besef dat clusters van vergelijkbare massa een heel verschillende melkweginhoud kunnen hebben, is het bewijs dat de specifieke geschiedenis van elk cluster ook relevant is, en niet alleen zijn massa alleen. Het resultaat stelt nieuwe beperkingen aan de theorie van de evolutie van sterrenstelsels, " zegt Gabriel Marinello van het Joint ALMA Observatory, tevens co-auteur van dit werk.

De aanwijzing die Campusano en zijn medewerkers in staat stelde nieuwe grote systemen van "donkere materie" te vinden, was de implementatie van een clusterzoeker die alleen de ruimtelijke verdeling van de sterrenstelsels in ogenschouw nam zonder zich zorgen te maken over hun helderheid of hun morfologie. Het teamwerk tussen astronomen en computerwetenschappers was ook van fundamenteel belang.

De software identificeerde clusters in de database, die de positionele informatie bevat voor bijna 200, 000 sterrenstelsels, door een geometrische methode die de overdensiteiten van de melkweg vindt. Dit maakt de identificatie van de leden van een cluster mogelijk via een snelheidsverschil dat hen scheidt van het algemene luchtveld. Het resulterende clustermonster bleek clusters te bevatten die in de literatuur zijn vermeld en een completere clustercatalogus te bieden.

De meeste clusterzoekeralgoritmen vertrouwen op de nabijheid tussen sterrenstelsels, de zogenaamde vrienden-van-vrienden-methode, die de identificatie van de clusterkern kan vervagen. In een vergelijking met de gepubliceerde resultaten van andere, eerdere clustervinders die aan dezelfde dataset van sterrenstelsels werken, de effectiviteit van de nieuwe rekenprocedure bleek aanzienlijk te zijn verbeterd. Door gedetailleerde analyses, de auteurs toonden aan dat het nieuwe algoritme niet alleen de reeds gepubliceerde clusters kon detecteren, maar dat het ook nieuwe clusters aan het licht bracht. Het bleek dat sommige van de nieuwe detecties "meer van hetzelfde waren, ", wat niet verwonderlijk is wanneer verbeterde methoden worden gebruikt. Maar velen bleken er anders uit te zien. De gedetailleerde analyse van deze extra detecties leidde tot de ontdekking.

Bediscussieerbaar, de wetenschap van clusters van sterrenstelsels begon al in 1781 met de visuele identificatie van overdensiteiten in de verspreiding van nevels over grote delen van de hemel door de Franse astronoom Messier. Echter, pas relatief recent, in 1923, waren enkele van de nevels die voor het eerst door Edwin Hubble werden herkend als externe sterrenstelsels.