La cea mai mare scară, rețelele de filamente gazoase se întind pe sute de milioane de ani-lumină, conectând grupuri de galaxii masive. Dar acest gaz este atât de rarificat, încât este imposibil de văzut direct.
Ani de zile, astronomii au folosit quasarele - centre galactice strălucitoare alimentate de găurile negre supermasive care se accelerează rapid - pentru a cartografia materia altfel invizibilă.
Acum, însă, pentru prima dată, o echipă de astronomi condusă de Khee-Gan Lee, un post-doc la Institutul Max Planck pentru Astronomie, a reușit să creeze o hartă tridimensională a structurii pe scară largă a Universului folosind galaxii îndepărtate Iar avantajele sunt numeroase.
Știința a mers întotdeauna puțin așa: când lumina strălucitoare dintr-un quasar îndepărtat călătorește către Pământ, ea întâlnește norii intervenenți de hidrogen gaz și este parțial absorbită. Acest lucru lasă linii de absorbție întunecate în spectrul quasarului.
Dacă Universul ar fi static, liniile de absorbție întunecate ar fi întotdeauna situate în același loc (121 nanometri pentru așa-numita linie Lyman-alfa) în spectrul quasarului. Dar, deoarece Universul se extinde, cvasarul îndepărtat zboară departe de Pământ cu o viteză rapidă. Acest lucru extinde lumina quasarului, astfel încât fiecare nor de hidrogen care intervine își imprimă semnătura de absorbție pe o regiune diferită a spectrului quasarului, lăsând o pădure de linii.
Prin urmare, măsurătorile detaliate ale spectrelor cuasarilor multiple se pot dezvălui de fapt natura tridimensională a norilor de hidrogen care intervin. Dar galaxiile sunt de aproape 100 de ori mai numeroase decât cvasarii. Deci, în teorie, ar trebui să ofere o hartă mult mai detaliată.
Singura problemă este că galaxiile sunt, de asemenea, de aproximativ 15 ori mai slabe decât quasarele. Așa că astronomii au crezut că pur și simplu nu erau suficient de strălucitori pentru a vedea bine în universul îndepărtat. Dar Lee a efectuat calcule care sugerează altfel.
"Am fost surprins să constat că telescoapele mari existente ar trebui să poată deja colecta suficientă lumină din aceste galaxii slabe pentru a cartografia absorbția prim-planului, deși la o rezoluție mai mică decât ar fi posibilă cu viitoarele telescoape", a spus Lee într-un comunicat de presă. „Totuși, acest lucru ar oferi o viziune inedită a pânzei cosmice care nu a fost niciodată mapată la distanțe atât de mari.”
Lee și colegii săi au folosit telescopul Keck I de 10 metri de pe Mauna Kea, Hawaii pentru a arunca o privire mai atentă asupra galaxiilor îndepărtate și a pădurii de absorbție a hidrogenului încorporată în spectrele lor. Dar chiar și vremea din Hawaii se poate transforma urât.
„Am fost destul de dezamăgiți, deoarece vremea a fost groaznică și am reușit să colectăm doar câteva ore de date bune”, a declarat coautorul Joseph Hennawi, tot de la Institutul Max Planck pentru Astronomie. „Dar, judecând după calitatea datelor pe măsură ce a ieșit de pe telescop, deja mi-a fost clar că experimentul urma să funcționeze.”
Echipa a fost capabilă să colecteze date doar patru ore. Dar era încă fără precedent. S-au uitat la 24 de galaxii îndepărtate, care ofereau o acoperire suficientă a unei mici petele de cer și le-au permis să combine informația într-o hartă tridimensională.
Harta dezvăluie structura pe scară largă a Universului când avea doar un sfert din vârsta actuală. Dar echipa speră să analizeze curând harta pentru mai multe informații despre funcția structurii - urmând fluxurile de gaze cosmice, deoarece acestea se îndepărtează de goluri și de galaxii îndepărtate. Acesta va oferi o înregistrare istorică unică cu privire la modul în care grupurile de galaxie și golurile au crescut din neomogenitățile din Big Bang.
Rezultatele au fost publicate în Jurnalul Astrofizic și sunt disponibile online.
