Environ 85% de la matière dans l'univers est sous forme de matière noire, dont la nature reste un mystère, et le reste est du genre trouvé dans les atomes. La matière noire présente de la gravité mais n'interagit pas autrement avec la matière normale, il n'émet pas non plus de lumière. Les astronomes qui étudient l'évolution des galaxies constatent qu'en raison de l'abondance de la matière noire, cependant, dominent la formation dans l'univers de structures à grande échelle comme des amas de galaxies.

Bien qu'il soit difficile à détecter directement, la matière noire peut être tracée 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 galaxies. La lentille gravitationnelle de galaxies plus éloignées par des halos de matière noire au premier plan offre une sonde particulièrement unique et puissante de la distribution détaillée de la matière noire. La "lentille faible" entraîne une déformation modeste mais systématique des formes des galaxies d'arrière-plan et peut fournir des contraintes robustes sur la distribution de la matière noire au sein des amas ; "lentille forte, " en revanche, crée fortement déformé, des images agrandies et parfois multiples d'une même source.

Dans la dernière décennie, les observations et les simulations hydrodynamiques ont considérablement amélioré notre compréhension du développement des galaxies massives, avec un scénario en deux phases désormais privilégié. Dans la première étape, les noyaux massifs des galaxies d'aujourd'hui se forment aux temps cosmologiques à partir de l'effondrement gravitationnel de la matière dans une galaxie, avec leur halo de matière noire environnant. La formation d'étoiles augmente alors la masse stellaire de la galaxie. Les galaxies les plus massives, cependant, ont une deuxième phase dans laquelle ils capturent des étoiles des régions externes d'autres galaxies, et une fois que leur propre formation d'étoiles s'estompe, cette phase domine leur assemblage. Les modèles informatiques et certains résultats d'observation semblent confirmer ce scénario.

L'astronome de CfA Joshua Speagle était membre d'une équipe qui a utilisé des ultra-sensibles, imagerie à grand champ de vision à longueur d'onde optique et proche infrarouge sur le télescope Subaru pour étudier l'assemblage massif de galaxies. Leur technique a profité de faibles effets de lentille car les galaxies massives ont également tendance à avoir des galaxies plus massives, des halos de matière noire qui déforment la lumière. Les astronomes ont étudié environ 3200 galaxies dont les masses stellaires sont supérieures à celle de la Voie lactée (environ 400 milliards de masses solaires). En utilisant des analyses de lentilles faibles, ils ont découvert que les informations sur l'histoire de l'assemblage des halos massifs de matière noire sont codées dans les distributions de masse stellaire des galaxies centrales massives. Entre autres implications, les scientifiques montrent que pour des galaxies de même masse, ceux qui ont des formes plus étendues ont tendance à avoir des halos de matière noire plus massifs. Les résultats ouvrent une nouvelle fenêtre pour explorer comment les galaxies massives se forment et évoluent au cours du temps cosmique.