Το σύμπαν διαπερνάται από ένα τεράστιο, αόρατο πλέγμα, τα πηχάκια του που υφαίνονται διαμέσου του χώρου. Όμως, παρά την οργάνωση του θέματος που βλέπουμε στο διάστημα, αυτός ο σκούρος ιστός είναι αόρατος. Αυτό συμβαίνει επειδή αποτελείται από σκοτεινή ύλη, η οποία ασκεί βαρυτική έλξη αλλά δεν εκπέμπει φως.
Δηλαδή, ο ιστός ήταν αόρατος μέχρι τώρα. Για πρώτη φορά, οι ερευνητές έχουν φωτίσει μερικές από τις πιο σκοτεινές γωνιές του σύμπαντος.
Ύφανση του ιστού
Πριν από πολύ καιρό, το σύμπαν ήταν θερμότερο, μικρότερο και πυκνότερο από ότι είναι τώρα. Ήταν επίσης, κατά μέσο όρο, πολύ πιο βαρετό. Δεν υπήρχε μεγάλη ποικιλία στην πυκνότητα από τόπο σε τόπο. Σίγουρα, ο χώρος ήταν πολύ πιο περιορισμένος συνολικά, αλλά στο νεαρό σύμπαν, ανεξάρτητα από το πού πήγατε, τα πράγματα ήταν σχεδόν τα ίδια.
Αλλά υπήρχαν μικροσκοπικές, τυχαίες διαφορές στην πυκνότητα. Αυτά τα ψήγματα είχαν ελαφρώς μεγαλύτερη βαρυτική έλξη από τη γειτονική τους γειτονιά και έτσι η ύλη τείνει να ρέει μέσα τους. Μεγαλώνοντας με αυτόν τον τρόπο, ανέπτυξαν μια ακόμα ισχυρότερη βαρυτική επιρροή, τραβώντας περισσότερο θέμα μέσα, προκαλώντας τους να είναι μεγαλύτερες και ούτω καθεξής και ούτω καθεξής για δισεκατομμύρια χρόνια. Ταυτόχρονα, καθώς τα ψήγματα μεγάλωναν, οι χώροι μεταξύ τους αδειάζονταν.
Κατά τη διάρκεια του κοσμικού χρόνου, οι πλούσιοι πήραν πλουσιότεροι και οι φτωχοί πήραν φτωχότερες.
Τελικά, τα πυκνά μπαλώματα έγιναν τα πρώτα αστέρια, γαλαξίες και συστάδες, ενώ οι χώροι μεταξύ τους έγιναν τα μεγάλα κοσμικά κενά.
Τώρα, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια σε αυτό το τεράστιο οικοδομικό έργο, η δουλειά δεν έχει τελειώσει τελείως. Η ύλη εξακολουθεί να τρέχει έξω από τα κενά, ενώνοντας ομάδες γαλαξιών που ρέουν σε πυκνά, πλούσια συμπλέγματα. Αυτό που έχουμε σήμερα είναι ένα τεράστιο, πολύπλοκο δίκτυο νημάτων της ύλης: ο κοσμικός ιστός.
Ένα φως στο σκοτάδι
Η συντριπτική πλειοψηφία της ύλης στο σύμπαν μας είναι σκοτεινή. δεν αλληλεπιδρά με το φως ή με οποιαδήποτε από τις "κανονικές" ύλες που βλέπουμε σαν αστέρια και σύννεφα αερίων και άλλα ενδιαφέροντα πράγματα. Ως αποτέλεσμα, ένα μεγάλο μέρος του κοσμικού ιστού είναι εντελώς αόρατο για εμάς. Ευτυχώς, όπου η σκοτεινή ύλη συγκεντρώνει, επίσης σέρνει κατά μήκος μιας κανονικής ύλης για να συμμετάσχει στη διασκέδαση.
Στις πιο πυκνές τσέπες του σύμπαντος μας, όπου οι βαρυτικοί ψίθυροι της σκοτεινής ύλης έχουν επηρεάσει αρκετή κανονική ύλη για να συγχωνευθούν, βλέπουμε φως: Η κανονική ύλη έχει μετατραπεί σε αστέρια.
Όπως ένας φάρος σε μια μακρινή μαύρη ακτή, τα αστέρια και οι γαλαξίες μας λένε πού κρύβεται η κρυμμένη σκοτεινή ύλη, δίνοντάς μας ένα φάντασμα περίγραμμα της πραγματικής δομής του κοσμικού ιστού.
Με αυτή την προκατειλημμένη άποψη, μπορούμε εύκολα να δούμε τα clusters. Εμφανίζονται σαν γιγαντιαίες πόλεις που βλέπουν από μια πτήση με κόκκινα μάτια. Γνωρίζουμε σίγουρα ότι υπάρχει μια τεράστια ποσότητα σκοτεινής ύλης σε αυτές τις δομές, αφού χρειάζεστε πολλή βαρυτική ομόφ για να συγκεντρώσετε μαζί πολλούς γαλαξίες.
Και στο αντίθετο άκρο του φάσματος, μπορούμε εύκολα να εντοπίσουμε τα κενά. είναι οι χώροι όπου δεν υπάρχει όλο το θέμα. Επειδή δεν υπάρχουν γαλαξίες για να φωτιστούν αυτοί οι χώροι, γνωρίζουμε ότι είναι, γενικά, αληθινά άδειοι.
Αλλά το μεγαλείο του κοσμικού ιστού έγκειται στις ευαίσθητες γραμμές των ίδιων των νηματίων. Εκτείνοντάς τους για εκατομμύρια έτη φωτός, αυτές οι λεπτές τρύπες γαλαξιών λειτουργούν σαν σπουδαίοι κοσμικοί αυτοκινητόδρομοι που διασχίζουν μαύρα κενά, συνδέοντας φωτεινά αστικά συγκροτήματα.
Μέσω ενός σκοτεινού φακού
Αυτά τα νημάτια στον κοσμικό ιστό είναι το πιο δύσκολο μέρος του ιστού για να μελετήσει. Έχουν μερικούς γαλαξίες αλλά όχι πολλά. Και έχουν όλα τα μήκη και τους προσανατολισμούς. σε σύγκριση, τα σμήνη και τα κενά είναι γεωμετρικά παιγμένα. Έτσι, παρόλο που γνωρίζουμε για την ύπαρξη νηματίων, μέσω προσομοιώσεων από υπολογιστή, εδώ και δεκαετίες, είχαμε έναν σκληρό χρόνο στην πραγματικότητα, ξέρετε, βλέποντας τους.
Πρόσφατα, όμως, μια ομάδα αστρονόμων έκανε μια σημαντική πρόοδο στη χαρτογράφηση του κοσμικού μας ιστού, δημοσιεύοντας τα αποτελέσματα τους στις 29 Ιανουαρίου στη βάση δεδομένων arXiv. Δείτε πώς ξεκίνησαν οι εργασίες:
Πρώτον, πήραν έναν κατάλογο των λεγόμενων φωτεινών κόκκινων γαλαξιών (LRGs) από την έρευνα φασματοσκοπίας ταλαντώσεων Baryon (BOSS). Τα LRG είναι τεράστια θηρία γαλαξιών και τείνουν να κάθονται στα κέντρα πυκνών σφαιρών σκοτεινής ύλης. Και αν οι LRGs κάθονται στις πιο πυκνές περιοχές, τότε οι γραμμές που τους συνδέουν θα πρέπει να γίνονται από τα πιο λεπτά νήματα.
Αλλά κοιτάζοντας το διάστημα μεταξύ δύο LRGs δεν πρόκειται να είναι παραγωγική? δεν υπάρχουν πολλά πράγματα εκεί. Έτσι, η ομάδα πήρε χιλιάδες ζεύγη LRGs, τους προσδιόρισε και στοιβάζοντας τους επάνω ο ένας στον άλλο για να δημιουργήσουν μια σύνθετη εικόνα.
Χρησιμοποιώντας αυτή τη στοιβαγμένη εικόνα, οι επιστήμονες καταμέτρησαν όλους τους γαλαξίες που μπορούσαν να δουν, προσθέτοντας τη συνολική τους ελαφριά συνεισφορά. Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να μετρήσουν πόση κανονική ύλη αποτελούσαν τα νημάτια μεταξύ των LRG. Στη συνέχεια, οι ερευνητές εξέτασαν τους γαλαξίες πίσω από τα νημάτια και συγκεκριμένα στα σχήματα τους.
Καθώς το φως από αυτούς τους γαλαξίες του φόντου διέσχισε τα παρεμβαλλόμενα νημάτια, η βαρύτητα από τη σκοτεινή ύλη σε αυτά τα νημάτια ώθησε απαλά το φως, αλλάζοντας τόσο ελαφρώς τις εικόνες αυτών των γαλαξιών. Μέσω της μέτρησης της ποσότητας της μετατόπισης (που ονομάζεται "διάτμηση" από τους επιστήμονες), η ομάδα ήταν σε θέση να εκτιμήσει την ποσότητα της σκοτεινής ύλης στα νημάτια.
Το μέτρο αυτό ευθυγραμμίστηκε με θεωρητικές προβλέψεις (άλλο σημείο για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης). Οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν επίσης ότι τα νημάτια δεν ήταν εντελώς σκοτεινά. Για κάθε μάζα των 351 ηλιακών σε νήματα, υπήρχε 1 ήλιος που είχε αξία φωτός.
Είναι ένας ακατέργαστος χάρτης των νηματίων, αλλά είναι ο πρώτος και δείχνει σίγουρα ότι ενώ ο κοσμικός ιστός μας είναι κυρίως σκοτεινός, δεν είναι εντελώς μαύρος.
Ο Paul M. Sutter είναι αστροφυσικός στο SUNY Stony Brook και το Ινστιτούτο Flatiron, το οποίο φιλοξενεί το Ask a Spaceman και το διαστημικό ραδιόφωνο και συγγραφέας της θέσης σας στο σύμπαν.
