Vào tháng 9 năm 2025, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã xác định được một hiện tượng vũ trụ hiếm gặp được gọi là Thập Tự Einstein, với năm hình ảnh riêng biệt của một thiên hà xa xôi, thay vì bốn hình ảnh điển hình.
Vật chất tối, một thành phần vô hình chiếm phần lớn khối lượng vật chất trong vũ trụ, đã được các nhà khoa học suy luận thông qua ảnh hưởng hấp dẫn của nó lên ánh sáng từ các thiên hà xa xôi, một hiện tượng được gọi là thấu kính hấp dẫn. Hiện tượng Thập Tự Einstein, một cấu hình thấu kính hấp dẫn hiếm gặp, thường biểu hiện dưới dạng bốn hình ảnh riêng biệt của một thiên hà duy nhất. Tuy nhiên, cấu hình năm hình ảnh mới được phát hiện này, đặc biệt là hình ảnh thứ năm ở trung tâm, cho thấy sự hiện diện của một quầng vật chất tối khổng lồ, vô hình bao quanh các thiên hà tiền cảnh.
Sự bất thường này, được quan sát thấy ở thiên hà HerS-3, ban đầu được nhà thiên văn học người Pháp Pierre Cox phát hiện bằng cách sử dụng Mạng lưới Thiên văn Milimet Mở rộng (NOEMA) ở dãy Alps thuộc Pháp. Quan sát tiếp theo bằng Mảng milimet/cựu milimet Lớn Atacama (ALMA) ở Chile đã xác nhận mẫu năm hình ảnh khác thường này. Dẫn đầu bởi Cox và có sự tham gia của nhà vật lý thiên văn Rutgers Charles Keeton và nghiên cứu sinh sau đại học Lana Eid, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các mô hình máy tính phức tạp về môi trường thấu kính hấp dẫn.
Các mô phỏng của họ cho thấy rằng bốn thiên hà tiền cảnh nhìn thấy được, chịu trách nhiệm làm lệch ánh sáng, không thể tự mình tạo ra cấu hình năm hình ảnh. Thay vào đó, các mô hình yêu cầu sự hiện diện của một quầng vật chất tối mở rộng, khổng lồ và vô hình. Quầng vật chất tối này, mặc dù không nhìn thấy được, nhưng tạo ra ảnh hưởng hấp dẫn đủ mạnh để tạo ra hình ảnh trung tâm bất ngờ, do đó cung cấp bằng chứng gián tiếp xác định cho chất bí ẩn này.
Nghiên cứu này, được công bố trên Tạp chí Thiên văn Vật lý, nhấn mạnh giá trị của sự hợp tác khoa học quốc tế và việc sử dụng các cơ sở thiên văn tiên tiến, bao gồm ALMA, Mảng Rất Lớn (VLA) và Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA. Các nhà khoa học dự đoán rằng các quan sát trong tương lai có thể làm sáng tỏ thêm các đặc điểm của HerS-3, chẳng hạn như khí thoát ra, cung cấp thêm hiểu biết về các thuộc tính của vật chất tối. Công trình này làm nổi bật vai trò quan trọng của cơ sở hạ tầng khoa học Hoa Kỳ trong việc thúc đẩy hiểu biết về vũ trụ.
Hiện tượng thấu kính hấp dẫn, như Thập Tự Einstein, cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu chi tiết cấu trúc và các thuộc tính vật lý của các thiên hà xa xôi. Trong trường hợp của HerS-3, hiệu ứng phóng đại từ hệ thống thấu kính này cho phép xem xét chưa từng có về các đặc tính của nó, cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự hình thành sao, động lực học khí và các thuộc tính của môi trường liên sao trong vũ trụ sơ khai. Sự khám phá này là một minh chứng cho thấy các thành phần vũ trụ không nhìn thấy được, như các quầng vật chất tối, có thể được suy ra từ các hiệu ứng hấp dẫn tinh tế, củng cố vai trò quan trọng của các kính viễn vọng tiên tiến, các mô hình tính toán hiện đại và sự hợp tác quốc tế trong việc mở rộng ranh giới kiến thức.