Спостереження за одним з найбільших скупчень галактик в сузір’ї Водолія допомогли астрономам отримати перші детальні фотографії ниток “космічної павутини”, яка з’єднує всі скупчення матерії у всесвіті. Знімки опублікував науковий журнал Science.
Космологи припускають, що за структурою Всесвіт схожий на нескінченну тривимірну павутину, чиї нитки майже повністю складаються з великих скупчень темної матерії. В точках перетину цих волокон знаходяться щільні грудки видимої матерії, в тому числі окремі галактики і групи “зоряних мегаполісів”.
Властивості та природу цієї павутини астрономи вивчають, спостерігаючи за далекими галактиками і коливаннями яскравості так званого реліктового випромінювання, яке являє собою своєрідне “відлуння” Великого вибуху. У ньому збереглася інформація про те, як темна матерія розподілилася по Всесвіту і зробила його вкрай неоднорідним по складу і щільності.
Самі по собі нитки “космічної павутини”, як зазначає Умехата і його колеги, астрономи поки безпосередньо не бачили. В першу чергу, цьому заважає те, що яскраве світло галактик і їх скупчень затьмарює вкрай слабке світіння її ниток в інфрачервоному діапазоні. Тільки в деяких вдалих випадках, коли всередині них виникав “зародок” галактики, астрономи могли побачити частину цього газу.
Ці скромні успіхи не дозволяли космологам зрозуміти, чи існує одна з найбільших проблем в сучасній науці – те, чому Всесвіт імовірно містить у собі в два рази менше матерії, ніж передбачає теорія. Філаменти, нитки “космічної павутини”, можуть приховувати в собі цю “зниклу” матерію, що пояснило б розбіжності і врятувало б теорію від перегляду.
Загадки космічного “лісу”
Умехата і його колеги зробили великий крок до відповіді на це питання. Вони спостерігали за світінням, яке атоми водню, що мешкають усередині “космічної павутини”, виробляють при взаємодії з так званим лісом Лаймана, ультрафіолетовим фоновим випромінюванням Всесвіту.
Як правило, його яскравість відносно низька, проте найбільш великі і яскраві галактики, які існували в перші доби життя світобудови, виробляли дуже багато подібних частинок світла. Відповідно, якщо нитки “павутини” розташовані неподалік від таких галактик, то вони будуть досить яскраво світитися в тій частині спектра, яка пов’язана з “лісом” Лаймана.
Керуючись цією ідеєю, японські та європейські астрономи спостерігали за формуючим скупченням галактик SSA22, світло від якого йде до Землі приблизно 12 млрд років. Завдяки настільки великій дистанції, ми бачимо його в тому стані, в якому воно існувало в перші 2 млрд років життя Всесвіту.
Для пошуків слідів ниток “космічної павутини” вчені використовували європейський телескоп VLT, одну з найбільших наземних оптичних обсерваторій, а також спектроскоп MUSE, який може дуже ефективно “видаляти” світіння самих галактик і інших мешканців космосу з картинки.
Зіставивши знімки з VLT c фотографіями того ж скупчення галактик, які отримали інші обсерваторії, вчені вперше змогли побачити повноцінні нитки “космічної павутини”. Вони дійсно з’єднують стародавні галактики і простягнулися на багато мільйонів світлових років.
В цілому їх фотографії підтвердили поточне уявлення про те, як влаштований Всесвіт – галактики дійсно перебували в тих точках, де перетиналися нитки “павутини”, що повністю відповідає прогнозам сучасної космології. Як сподіваються вчені, подальші спостереження за SSA22 допоможуть їм обчислити масу газу в цих нитках і приступити до серйозних пошуків “зниклої” матерії всесвіту.