Kosmiczna sieć o nieskończonej długości odkryta przez astronomów

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Obserwacje jednej z największych gromad galaktyk w konstelacji Wodnika pomogły astronomom uzyskać pierwsze szczegółowe zdjęcia pasm „kosmicznej sieci”, która łączy wszystkie gromady materii we wszechświecie. Zdjęcia zostały opublikowane przez czasopismo naukowe Science.

„W przeszłości byliśmy już w stanie zobaczyć poświatę wytwarzaną przez te pęcherzyki gazu znajdujące się poza galaktykami.” astrofizyk Hideki Umehata z Centrum Badawczego RIKEN w Saitama w Japonii.

Kosmolodzy sugerują, że struktura wszechświata jest podobna do nieskończonej trójwymiarowej sieci, której nici składają się prawie w całości z dużych skupisk ciemnej materii. W miejscach przecięcia tych włókien znajdują się gęste bryły widocznej materii, w tym pojedyncze galaktyki i grupy „megamiast gwiezdnych”.

Astronomowie badają właściwości i naturę tej sieci, obserwując odległe galaktyki i wahania jasności tak zwanego promieniowania reliktowego, które jest rodzajem „echa” Wielkiego Wybuchu. Zachowała informacje o tym, jak ciemna materia była rozłożona we Wszechświecie i uczyniła ją niezwykle niejednorodną pod względem składu i gęstości.

Same pasma „kosmicznej sieci”, jak zauważył Umehata i jego koledzy, astronomowie jeszcze nie widzieli bezpośrednio. Przede wszystkim utrudnia to fakt, że jasne światło galaktyk i ich gromad przesłania niezwykle słabą poświatę ich włókien w zakresie podczerwieni. Dopiero w niektórych szczęśliwych przypadkach, gdy „zarodek” galaktyki powstał w ich wnętrzu, astronomowie mogli zobaczyć część tego gazu.

Te skromne postępy utrudniły kosmologom zrozumienie, czy istnieje jeden z największych problemów współczesnej nauki – dlaczego wszechświat zawiera rzekomo o połowę mniej materii, niż przewiduje teoria. Włókna, nici „kosmicznej sieci”, mogą zawierać tę „brakującą” materię, która wyjaśniałaby rozbieżności i uchroniłaby teorię przed rewizją.

Tajemnice przestrzeni „lasu”

Umehata i jego koledzy zrobili duży krok w kierunku odpowiedzi na to pytanie. Obserwowali poświatę, jaką wytwarzają atomy wodoru żyjące wewnątrz „kosmicznej sieci” podczas interakcji z tak zwanym lasem Lymana, ultrafioletowym promieniowaniem tła wszechświata.

Z reguły jego jasność jest stosunkowo niska, ale największe i najjaśniejsze galaktyki, jakie istniały w pierwszych epokach życia wszechświata, wytworzyły wiele takich cząstek światła. W związku z tym, jeśli nici „sieci” znajdują się w pobliżu takich galaktyk, będą świecić wystarczająco jasno w tej części widma, która jest związana z „lasem” Lymana.

Kierując się tym pomysłem, japońscy i europejscy astronomowie obserwowali wyłaniającą się gromadę galaktyk SSA22, której światło podróżuje na Ziemię przez około 12 miliardów lat. Dzięki tak dużej odległości widzimy ją w stanie, w jakim istniała w pierwszych 2 miliardach lat życia Wszechświata.

Do poszukiwania śladów włókien „kosmicznej sieci” naukowcy wykorzystali europejski teleskop VLT, jedno z największych naziemnych obserwatoriów optycznych, a także spektroskop MUSE, który potrafi bardzo skutecznie „usuwać” blask samych galaktyk i innych mieszkańcy kosmosu z obrazka.

Porównując obrazy z VLT ze zdjęciami tej samej gromady galaktyk, które otrzymały inne obserwatoria, naukowcy mogli po raz pierwszy zobaczyć pełnoprawne włókna „kosmicznej sieci”. Łączą one wiele starożytnych galaktyk, które powstają i rozciągają się na wiele milionów lat świetlnych.

Ogólnie rzecz biorąc, ich zdjęcia potwierdziły obecne wyobrażenia o tym, jak działa Wszechświat – galaktyki rzeczywiście znajdowały się w tych punktach, w których przecinały się nitki „sieci”, co w pełni odpowiada przewidywaniom współczesnej kosmologii. Naukowcy mają nadzieję, że dalsze obserwacje SSA22 pomogą im obliczyć masę gazu w tych włóknach i rozpocząć poważne poszukiwania „brakującej” materii wszechświata.