Астрономы непосредственно изобразили излучение космической паутины, нитевидной структуры, лежащей в основе Вселенной.
Астрономы получили беспрецедентно подробный взгляд на космическую паутину , слабую сеть газовых нитей, которые питают галактики новым материалом, подобно рекам, впадающим в океан. Новые данные могут помочь нам лучше понять, как формируются и развиваются галактики.
Галактики могут выглядеть как острова в огромном черном океане космоса, но они более взаимосвязаны, чем кажется. Они имеют тенденцию группироваться вместе, и часто к ним присоединяются длинные нити материала. Галактики — это яркие волшебные огоньки, нанизанные на едва видимый шнур. Этот шнур может переносить материал по себе в галактики и, как полагают, играет ключевую роль в формировании галактик.
Еще в 2015 году Кристофер Мартин (Калифорнийский технологический институт) использовал Cosmic Web Imager в Паломарской обсерватории в Калифорнии, чтобы сфотографировать небольшой участок этого космического шнура. Он обнаружил длинную нить, направляющую газ во все еще растущую протогалактику в ранней Вселенной. Однако увидеть нить удалось только потому, что она была освещена интенсивным светом квазара.
Вдохновленные этими открытиями, Мартин и его команда приступили к разработке космического веб-изображения Кека в обсерватории В.М. Кека на Гавайях. План состоял в том, чтобы исследовать темные части космической паутины, которые не были удобно освещены квазарами. Это сработало. «До этого последнего открытия мы видели нитевидные структуры под фонарным столбом», — говорит Мартин. «Теперь мы можем видеть их без лампы». Выводы команды опубликованы в журнале Nature Astronomy .
Чтобы создать трехмерное изображение космической паутины, команда использовала спектроскопию. Они разделили свет из далекой Вселенной на составляющие его цвета и искали излучение атомов водорода с длиной волны 121,5 нанометра, известное как Лайман-альфа . Чем дальше исходит излучение, тем больше оно сместится к красному концу спектра благодаря расширению пространства.
В результате получается спектр, похожий на лес, где каждое «дерево» представляет выбросы газа, расположенного в разных точках пространства и времени. «По сути, мы создаем трехмерную карту космической паутины», — говорит Мартин. «Мы снимаем спектры для каждой точки изображения в диапазоне длин волн, а длины волн преобразуются в расстояние».
Однако свет космической паутины очень тусклый, и его можно легко спутать с источниками света, более близкими к дому, например, из нашей атмосферы или Солнечной системы. Чтобы обойти эту проблему, команда сравнила два участка неба, которые они назвали «А» и «Б».
«Структуры [космической паутины] будут находиться на разных расстояниях в двух направлениях в патчах, поэтому вы можете взять фоновый свет из изображения B и вычесть его из A, и наоборот, оставив только структуры», — объясняет Мартин.
Результат? По словам Мартина, у астрономов теперь есть «совершенно новый способ изучения Вселенной». Член команды Калифорнийского технологического института Матеуш Матушевский также в восторге: «Мы очень рады тому, что этот новый инструмент поможет нам узнать о более далеких нитях и эпохе, когда образовались первые звезды и черные дыры», — говорит он.
Потенциально это еще не все. Недавно команда установила вторую часть проекта, известную как Keck Cosmic Reionization Mapper. Он будет исследовать более длинные волны еще дальше, ближе к красному концу спектра, и, следовательно, дальше в пространстве и дальше во времени. Усилия, о которых здесь сообщается, были сосредоточены на перемещении выбросов Lyman-alpha в диапазон от 350 до 560 нанометров.
Работа команды даже была превращена в музыкальное произведение, посвященное жизни астронавта Майкла Андерсона, погибшего в результате катастрофы космического корабля «Колумбия» в 2003 году. Мартин говорит, что он «представил, что нити — это гигантские скрипичные струны», «преобразовал массы нитей в частоты, соответствующие средней ноте.