Cât de întunecat este pânza cosmică?

Universul este pătruns de o vastă pânză invizibilă, tendrele sale țesându-se prin spațiu. Dar, în ciuda organizării materiei pe care o vedem în spațiu, această țesătură întunecată este invizibilă. Asta pentru că este alcătuită din materie întunecată, care exercită o atracție gravitațională, dar care nu emite lumină. 

Adică, web-ul era invizibil până acum. Pentru prima dată, cercetătorii au luminat unele dintre cele mai întunecate colțuri ale universului. 

Legate de: Cele mai mari 11 întrebări fără răspuns despre materia întunecată

Tesutul web

Cu mult timp în urmă, universul era mai cald, mai mic și mai dens decât este acum. De asemenea, a fost, în medie, mult mai plictisitor. Nu a existat o mare variație a densității din loc în loc. Sigur, spațiul era mult mai înghesuit în general, dar în universul tânăr, indiferent unde te-ai duce, lucrurile erau cam la fel.

Dar au fost mici diferențe aleatorii de densitate. Acele nuggets aveau o atracție puțin mai gravitațională decât cartierul înconjurător și, prin urmare, materia avea tendința de a curge în ele. În creștere în acest fel, au dezvoltat o influență gravitațională și mai puternică, aducând mai multă materie, provocându-le să fie mai mari și așa mai departe de miliarde de ani. Concomitent, pe măsură ce peștele crește, spațiile dintre ele s-au golit.

De-a lungul timpului cosmic, cei bogați s-au îmbogățit, iar cei săraci au devenit mai săraci.

În cele din urmă, petele dense au crescut pentru a deveni primele stele, galaxii și ciorchini, în timp ce spațiile dintre ele au devenit marile goluri cosmice.

Acum, la 13,8 miliarde de ani în acest proiect de construcții masive, lucrarea nu este tocmai terminată. Materia continuă să curgă din goluri, alăturând grupuri de galaxii care curg în grupuri dense, bogate. Ceea ce avem astăzi este o vastă rețea complexă de filamente ale materiei: pânza cosmică.

O lumină în întuneric

Marea majoritate a materiei din universul nostru este întunecată; nu interacționează cu lumina sau cu niciuna din „materia” normală pe care o vedem ca stele și nori de gaz și alte lucruri interesante. Drept urmare, o mare parte a web-ului cosmic este complet invizibilă pentru noi. Din fericire, în cazul în care materia întunecată se adună, de asemenea, trage de-a lungul unor materii obișnuite pentru a se alătura distracției.

În cele mai dense buzunare ale universului nostru, în care șoaptele gravitaționale ale materiei întunecate au influențat suficientă materie obișnuită pentru a se îngreuna, vedem lumina: materia regulată s-a transformat în stele.

Ca un far de pe litoralul negru îndepărtat, stelele și galaxiile ne spun unde se ascunde materia întunecată ascunsă, oferindu-ne un contur fantomatic al adevăratei structuri a rețelei cosmice.

Cu această vedere părtinitoare, putem vedea cu ușurință grupurile. Apar ca niște orașe uriașe văzute dintr-un zbor cu ochi roșii. Știm cu siguranță că există o cantitate extraordinară de materie întunecată în aceste structuri, deoarece ai nevoie de multă oomfă gravitațională pentru a stabili împreună că multe galaxii.

Și la capătul opus al spectrului, putem observa cu ușurință golurile; ei sunt locurile în care toată chestiunea nu este. Deoarece nu există galaxii care să lumineze aceste spații, știm că acestea sunt, în general, cu adevărat goale.

Dar grandoarea pânzei cosmice constă în liniile delicate ale filamentelor în sine. Întinzându-se de milioane de ani-lumină, aceste tendre subțiri de galaxii acționează ca niște autostrăzi cosmice mari, care traversează goluri negre, conectând clustere urbane luminoase.

Printr-o lentilă slabă

Aceste filamente din web cosmic sunt cea mai dificilă parte a web. Au unele galaxii, dar nu foarte multe. Și au tot felul de lungimi și orientări; în comparație, grupurile și golurile sunt jocul geometric al copilului. Așadar, chiar dacă știm despre existența filamentelor, prin simulări pe computer, de zeci de ani, de fapt, am avut un moment greu, știți, văzându-le.

Cu toate acestea, recent, o echipă de astronomi a făcut un avans major în cartografierea web-ului nostru cosmic, publicând rezultatele lor 29 ianuarie în baza de date arXiv. Iată cum au mers la afaceri:

În primul rând, au preluat un catalog al așa-numitelor galaxii roșii luminoase (LRGs) din sondajul Bosson Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). LRG-urile sunt fiare masive de galaxii și au tendința de a se așeza în centrele denselor pete de materie întunecată. Și dacă LRG-urile stau în cele mai dense regiuni, atunci liniile care le leagă ar trebui să fie făcute din filamentele mai delicate.

Dar privirea la spațiul dintre două LRG-uri nu va fi productivă; nu există multe lucruri acolo. Astfel, echipa a luat mii de perechi de LRG-uri, le-a realiniat și le-a stivuit una peste alta pentru a face o imagine compozită.

Folosind această imagine stivuită, oamenii de știință au numărat toate galaxiile pe care le-au putut vedea, adăugând contribuția lor totală de lumină. Acest lucru le-a permis cercetătorilor să măsoare cât de multă materie normală compunea filamentele dintre LRG-uri. În continuare, cercetătorii au privit galaxiile din spatele filamentelor și, mai exact, la formele lor.

Pe măsură ce lumina din acele galaxii de fundal străpungea filamentele intervenite, gravitatea din materia întunecată din acele filamente arunca ușor lumina, mutând atât de ușor imaginile acelei galaxii. Măsurând cantitatea de schimbare (numită „forfecare” de către oamenii de știință), echipa a putut să estimeze cantitatea de materie întunecată din filamente.

Această măsură a fost aliniată cu predicții teoretice (un alt punct pentru existența materiei întunecate). Oamenii de știință au confirmat, de asemenea, că filamentele nu erau în întregime întunecate. Pentru fiecare 351 de sari de masă din filamente, a fost emisă 1 lumină solară. 

Este o hartă brută a filamentelor, dar este prima și, cu siguranță, arată că, deși web-ul nostru cosmic este în mare parte întunecat, nu este complet negru. 

Paul M. Sutter este un astrofizician la SUNY Stony Brook și la Institutul Flatiron, gazda lui Ask a Spaceman și Radio Space și autor al locului tău în univers..

• Cele mai mari întrebări fără răspuns în fizică
• Ce e aia? La întrebările dvs. de fizică a răspuns
• Posesorii de înregistrări cosmice: Cele mai mari 12 obiecte din univers

Publicat inițial la .