Environ quatre-vingt-cinq pour cent de la matière dans l'univers est sous forme de matière noire, dont la nature reste un mystère. Le reste de la matière dans l'univers est de la sorte que l'on trouve dans les atomes. Les astronomes qui étudient l'évolution des galaxies dans l'univers découvrent que la matière noire présente une gravité et, parce qu'il est si abondant, il domine la formation de structures à grande échelle dans l'univers comme des amas de galaxies. La matière noire est difficile à observer directement, Il va sans dire, et il ne montre aucune preuve d'interaction avec lui-même ou avec d'autres matières autrement que par gravité, mais heureusement, il peut être tracé en modélisant des observations sensibles des distributions des galaxies à travers une gamme d'échelles.

Les galaxies résident généralement au centre de vastes amas de matière noire appelés halos car ils entourent les amas de galaxies. La lentille gravitationnelle de galaxies plus éloignées par des halos de matière noire offre une sonde particulièrement unique et puissante de la distribution détaillée de la matière noire. La lentille gravitationnelle dite forte crée une forte distorsion, images agrandies et parfois multiples d'une même source ; ce que l'on appelle la lentille faible donne des formes modestement mais systématiquement déformées des galaxies d'arrière-plan qui peuvent également fournir des contraintes robustes sur la distribution de la matière noire au sein des amas.

Les astronomes du CfA Annalisa Pillepich et Lars Hernquist et leurs collègues ont comparé des images Hubble déformées gravitationnellement de l'amas de galaxies Abell 2744 et de deux autres amas avec les résultats de simulations informatiques de halos de matière noire. Ils ont trouvé, en accord avec les prédictions clés de l'image conventionnelle de la matière noire, que les sous-structures détaillées des galaxies dépendent de la distribution du halo de matière noire, et que la masse totale et la lumière se tracent l'une l'autre. Ils ont également trouvé quelques écarts :la distribution radiale de la matière noire est différente de celle prédite par les simulations, et les effets de l'arrachement des marées et de la friction dans les galaxies sont plus faibles que prévu, mais ils suggèrent que ces problèmes pourraient être résolus avec des simulations plus précises. Globalement, cependant, le modèle standard de la matière noire fait un travail excellent et rassurant pour décrire l'amas de galaxies.