Zarejestrowano fragment „szkieletu” Wszechświata

Astronomowie zarejestrowali słabe światło filamentu rozciągającego się na miliony lat świetlnych. Struktura może odgrywać kluczową rolę w dostarczaniu galaktykom gazu potrzebnego do tworzenia nowych gwiazd

Kosmiczna sieć to wielkoskalowa struktura Wszechświata. Według współczesnych modeli kosmologicznych materia nie jest rozłożona równomiernie, lecz tworzy rozległy układ przypominający sieć lub pajęczynę. Jej podstawą jest ciemna materia – niewidoczna substancja odpowiadająca za około 85 proc. materii we Wszechświecie.

Wzdłuż tej sieci rozciągają się filamenty, czyli długie pasma gazu i materii. W miejscach ich przecięć powstają galaktyki. Astronomowie od dawna przypuszczali, że filamenty dostarczają galaktykom gaz niezbędny do tworzenia nowych gwiazd. Dotąd jednak niezwykle trudno było obserwować je bezpośrednio, ponieważ międzygalaktyczny wodór świeci bardzo słabo.

Nowe zdjęcie wykonali badacze z Uniwersytetu Milano-Bicocca oraz Max Planck Institute for Astrophysics. Wykorzystali instrument MUSE zamontowany na teleskopie Very Large Telescope należącym do European Southern Observatory w Chile. Aby uchwycić tak słabą strukturę, naukowcy zbierali dane przez setki godzin obserwacji.

Zarejestrowany filament ma około 3 mln lat świetlnych długości i łączy dwie galaktyki zawierające aktywne supermasywne czarne dziury. Obserwujemy go takim, jaki był około 2 mld lat po Wielkim Wybuchu.

„Rejestrując słabe światło emitowane przez ten filament, które podróżowało do Ziemi przez niemal 12 mld lat, mogliśmy bardzo dokładnie określić jego kształt” – mówi Davide Tornotti z Uniwersytetu Milano-Bicocca. „Po raz pierwszy mogliśmy bezpośrednio wyznaczyć granicę między gazem znajdującym się w galaktykach a materią należącą do kosmicznej sieci”.

Badacze porównali obserwacje z symulacjami komputerowymi pokazującymi, jak według obecnych modeli powinny wyglądać takie struktury. Wyniki okazały się bardzo podobne. „Porównując nowe obrazy kosmicznej sieci w wysokiej rozdzielczości z teorią, widzimy dużą zgodność między obecnymi modelami a obserwacjami” – podkreśla Tornotti.

To ważne, ponieważ astronomowie próbują zrozumieć nie tylko to, gdzie znajdują się galaktyki, ale także w jaki sposób zdobywają materię potrzebną do dalszego wzrostu. Gaz przepływający przez kosmiczną sieć może odgrywać w tym procesie kluczową rolę.

Dotychczas większość dowodów na istnienie takich połączeń pochodziła z obserwacji pośrednich. Astronomowie analizowali m.in., jak gaz pomiędzy galaktykami pochłania światło odległych kwazarów. Teraz po raz pierwszy udało się zobaczyć sam filament z tak dużą dokładnością.

Naukowcy chcą teraz odnaleźć więcej podobnych struktur i sprawdzić, czy wszystkie wyglądają zgodnie z przewidywaniami modeli kosmologicznych. „Jesteśmy zachwyceni tą bezpośrednią obserwacją kosmicznego filamentu w wysokiej rozdzielczości. Ale, jak mówi się w Bawarii: jedna obserwacja się nie liczy. Zbieramy więc kolejne dane, aby odkryć więcej takich struktur i ostatecznie uzyskać pełniejszy obraz tego, jak gaz jest rozmieszczony i przepływa przez kosmiczną sieć” – powiedział Fabrizio Arrigoni Battaia z Instytutu Maxa Plancka.

Wyniki opisano w czasopiśmie Nature Astronomy.

Źródło:

Nature Astronomy – High-definition imaging of a filamentary connection between a close quasar pair at z = 3

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi