Ciemna, międzygalaktyczna sieć. Nowy sposób badania kosmosu

Instrument Keck Cosmic Web Imager, który jest oryginalnym narzędziem do badania kosmosu, po raz pierwszy pozwolił na obserwację światła emitowanego przez największą i najbardziej ukrytą część sieci materii, która łączy galaktyki. To przełomowe odkrycie otworzyło nową metodę obserwacji wszechświata, co podkreślają astronomowie.

Naukowcy z amerykańskiego California Institute of Technology (Caltech) porównują procesy zachodzące w kosmosie do naturalnych zjawisk na Ziemi. Tak jak rzeki dostarczają wodę do oceanów, tak strumienie gazu zasilają galaktyki rozsiane po całym wszechświecie.

Jak tłumaczą specjaliści, galaktyki powstają z wirujących chmur gazu, które zapadają się pod własnym ciężarem. Ten gaz następnie ulega kondensacji, co prowadzi do powstania gwiazd. To zjawisko sprawia, że galaktyki stają się widoczne dla teleskopów działających w różnych zakresach fal.

Astronomowie od dawna podejrzewali, że między galaktykami rozciągają się zimne, ciemne filamenty, które dostarczają galaktykom gazu. Ten gaz jest niezbędny dla powstawania nowych gwiazd. Jednak te strumienie, które są częścią tzw. kosmicznej sieci, są ciemne i trudne do zobaczenia.

Mimo że astronomowie znają tę sieć od wielu lat i nawet dostrzegali już blask jej filamentów wokół jasnych obiektów zwanych kwazarami, nie byli w stanie bezpośrednio sfotografować rozciągających się struktur w najciemniejszych obszarach przestrzeni dzielącej galaktyki.

Teraz jednak, dzięki instrumentowi Keck Cosmic Web Imager (KCWI), opracowanemu przez zespół prof. Christophera Martina z Caltech, udało się to osiągnąć. Urządzenie to zostało zamontowane w Obserwatorium Kecka na Hawajach.

Prof. Martin, autor badania opisanego na łamach magazynu "Nature Astronomy", wyjaśnia, że nazwa Keck Cosmic Web Imager została wybrana z nadzieją, że instrument ten będzie bezpośrednio pokazywał kosmiczną sieć. Wyraża on swoje zadowolenie, że te oczekiwania się spełniły.

W 2015 roku Martin i jego koledzy, z pomocą tego instrumentu, znaleźli silne dowody potwierdzające tzw. teorię zimnego przepływu. Według tej teorii, długie filamenty kosmicznej sieci wnikają do galaktyk i dostarczają im gaz. Wtedy jeden z filamentów został właśnie oświetlony przez pobliski kwazar – jasne jądro młodej galaktyki.

Teraz naukowcy nauczyli się obserwować ciemne, nieoświetlone filamenty. Prof. Martin wyjaśnia, że wcześniej widzieliśmy struktury filamentowe jakby pod latarnią, ale teraz możemy je zobaczyć nawet bez niej.

Badacz i jego zespół nauczyli się rejestrować specyficzne, słabe fale emitowane przez główny składnik filamentów – wodór. Analiza fal, w związku ze zmianą ich długości towarzyszącą rozszerzaniu się wszechświata, pozwala jednocześnie na określenie odległości od badanego filamentu.

- Praktycznie tworzymy trójwymiarową mapę sieci kosmicznej. Analizujemy spektra dla każdego punktu na obrazie, w różnych zakresach długości fal, a te długości przekładają się na odległość – opisał Martin.

Zdaniem naukowców, otworzyło to drogę do zupełnie nowych obserwacji kosmosu. Mateusz Matuszewski, jeden z naukowców, mówi, że dzięki KCRM, nowemu czerwonemu kanałowi działającemu w KCWI, mogą sięgać jeszcze głębiej w przeszłość. Wyraża on swoje podekscytowanie tym, jak ten nowy instrument może pomóc w analizowaniu bardziej odległych filamentów i ery, kiedy powstały pierwsze gwiazdy i czarne dziury.

Poznanie kosmicznej sieci pozwoli także na lepsze zrozumienie ewolucji galaktyk oraz rozłożenia w przestrzeni ciemnej materii.