Ένας κοσμικός ιστός άπειρου μήκους ανακαλύφθηκε από αστρονόμους

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Οι παρατηρήσεις ενός από τα μεγαλύτερα σμήνη γαλαξιών στον αστερισμό του Υδροχόου βοήθησαν τους αστρονόμους να αποκτήσουν τις πρώτες λεπτομερείς φωτογραφίες των κλώνων του «κοσμικού ιστού» που συνδέει όλα τα σμήνη ύλης στο σύμπαν. Οι φωτογραφίες δημοσιεύτηκαν από το επιστημονικό περιοδικό Science.

«Στο παρελθόν, είχαμε ήδη τη δυνατότητα να δούμε τη λάμψη που παράγεται από αυτές τις φυσαλίδες αερίου που βρίσκονται έξω από τους γαλαξίες. Ο αστροφυσικός Hideki Umehata του Ερευνητικού Κέντρου RIKEN στη Σαϊτάμα της Ιαπωνίας.

Οι κοσμολόγοι προτείνουν ότι η δομή του σύμπαντος είναι παρόμοια με έναν ατελείωτο τρισδιάστατο ιστό, του οποίου τα νήματα αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από μεγάλα σμήνη σκοτεινής ύλης. Στα σημεία τομής αυτών των νημάτων, υπάρχουν πυκνοί σβώλοι ορατής ύλης, συμπεριλαμβανομένων μεμονωμένων γαλαξιών και ομάδων «αστέρων μεγαλοπόλεων».

Οι αστρονόμοι μελετούν τις ιδιότητες και τη φύση αυτού του ιστού παρατηρώντας μακρινούς γαλαξίες και διακυμάνσεις στη φωτεινότητα της λεγόμενης υπολειπόμενης ακτινοβολίας, η οποία είναι ένα είδος «ηχούς» της Μεγάλης Έκρηξης. Διατήρησε πληροφορίες σχετικά με το πώς η σκοτεινή ύλη κατανεμήθηκε σε όλο το Σύμπαν και την έκανε εξαιρετικά ετερογενή σε σύνθεση και πυκνότητα.

Από μόνα τους, τα σκέλη του «κοσμικού ιστού», όπως σημειώνεται από τον Umehata και τους συναδέλφους του, οι αστρονόμοι δεν έχουν ακόμη δει άμεσα. Πρώτα απ 'όλα, αυτό εμποδίζεται από το γεγονός ότι το λαμπρό φως των γαλαξιών και των σμηνών τους επισκιάζει την εξαιρετικά αδύναμη λάμψη των νηματίων του στην υπέρυθρη περιοχή. Μόνο σε ορισμένες τυχερές περιπτώσεις, όταν το «μικρόβιο» του γαλαξία εμφανίστηκε μέσα τους, οι αστρονόμοι μπορούσαν να δουν μέρος αυτού του αερίου.

Αυτές οι μέτριες πρόοδοι έχουν καταστήσει δύσκολο για τους κοσμολόγους να καταλάβουν εάν υπάρχει ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα στη σύγχρονη επιστήμη - γιατί το σύμπαν περιέχει υποτίθεται τη μισή ποσότητα ύλης από ό,τι προβλέπεται από τη θεωρία. Τα νήματα, τα νήματα του «κοσμικού ιστού», μπορούν να φιλοξενήσουν αυτή την «αποτελεσματική» ύλη, η οποία θα εξηγούσε τις αποκλίσεις και θα έσωζε τη θεωρία από την αναθεώρηση.

Τα μυστήρια του διαστημικού "δάσους"

Ο Umehata και οι συνάδελφοί του έχουν κάνει ένα μεγάλο βήμα προς την απάντηση αυτής της ερώτησης. Παρακολούθησαν τη λάμψη που παράγουν τα άτομα υδρογόνου που ζουν μέσα στον «κοσμικό ιστό» όταν αλληλεπιδρούν με το λεγόμενο δάσος Lyman, την υπεριώδη ακτινοβολία υποβάθρου του σύμπαντος.

Κατά κανόνα, η φωτεινότητά του είναι σχετικά χαμηλή, αλλά οι μεγαλύτεροι και φωτεινότεροι γαλαξίες που υπήρχαν στις πρώτες εποχές της ζωής του σύμπαντος, παρήγαγαν πολλά τέτοια σωματίδια φωτός. Αντίστοιχα, εάν τα νήματα του «ιστού» βρίσκονται κοντά σε τέτοιους γαλαξίες, τότε θα λάμπουν αρκετά έντονα σε εκείνο το τμήμα του φάσματος που σχετίζεται με το «δάσος» του Lyman.

Καθοδηγούμενοι από αυτή την ιδέα, Ιάπωνες και Ευρωπαίοι αστρονόμοι παρατήρησαν το αναδυόμενο σμήνος γαλαξιών SSA22, το φως από το οποίο ταξιδεύει στη Γη για περίπου 12 δισεκατομμύρια χρόνια. Χάρη σε μια τόσο μεγάλη απόσταση, το βλέπουμε στην κατάσταση στην οποία υπήρχε στα πρώτα 2 δισεκατομμύρια χρόνια της ζωής του Σύμπαντος.

Για να αναζητήσουν ίχνη των νημάτων του «κοσμικού ιστού», οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το ευρωπαϊκό τηλεσκόπιο VLT, ένα από τα μεγαλύτερα επίγεια οπτικά παρατηρητήρια, καθώς και το φασματοσκόπιο MUSE, το οποίο μπορεί πολύ αποτελεσματικά να «αφαιρέσει» τη λάμψη των ίδιων των γαλαξιών και άλλων κάτοικοι του διαστήματος από την εικόνα.

Συγκρίνοντας εικόνες από το VLT με φωτογραφίες του ίδιου σμήνους γαλαξιών, που έλαβαν άλλα παρατηρητήρια, οι επιστήμονες μπόρεσαν να δουν για πρώτη φορά τα πλήρη νήματα του «κοσμικού ιστού». Συνδέουν πολλούς από τους αρχαίους γαλαξίες που σχηματίζονται και εκτείνονται σε πολλά εκατομμύρια έτη φωτός.

Γενικά, οι φωτογραφίες τους επιβεβαίωσαν τις τρέχουσες ιδέες για το πώς λειτουργεί το Σύμπαν - οι γαλαξίες βρίσκονταν πράγματι σε εκείνα τα σημεία όπου τέμνονται τα νήματα του "ιστού", κάτι που αντιστοιχεί πλήρως στις προβλέψεις της σύγχρονης κοσμολογίας. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι περαιτέρω παρατηρήσεις του SSA22 θα τους βοηθήσουν να υπολογίσουν τη μάζα του αερίου σε αυτά τα νημάτια και να ξεκινήσουν μια σοβαρή έρευνα για την «χαμένη» ύλη του σύμπαντος.