Φωτίζοντας τον αέρινο σκελετό του Σύμπαντος, Distant Quasar Illuminates a Filament of the Cosmic Web

Computer simulations suggest that matter in the universe is distributed in a "cosmic web" of filaments, as seen in the image above from a large-scale dark-matter simulation (Bolshoi simulation, by Anatoly Klypin and Joel Primack). The inset is a zoomed-in, high-resolution image of a smaller part of the cosmic web, 10 million light-years across, from a simulation that includes gas as well as dark matter (credit: S. Cantalupo). The intense radiation from a quasar can, like a flashlight, illuminate part of the surrounding cosmic web (highlighted in the image) and make a filament of gas glow, as was observed in the case of quasar UM287.

Το μεγαλύτερο νέφος αερίων που γνωρίζουμε στο Σύμπαν, το οποίο έγινε ορατό χάρη στο φως ενός κοσμικού φάρου, δεν αποκλείεται να είναι ένα από τα αχανή νήματα που πιστεύεται ότι συνδέουν τους γαλαξίες στον λεγόμενο «κοσμικό ιστό», την αδρή υφή του Σύμπαντος.

Το γιγάντιο σύννεφο, αναφέρουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση «Νature», εκτείνεται σε απόσταση 2 εκατομμυρίων ετών φωτός μέσα στον διαγαλαξιακό χώρο -είναι περίπου διπλάσιο σε μέγεθος από οποιοδήποτε άλλο νέφος και περίπου δεκαπλάσιο σε σχέση με τον δικό μας Γαλαξία.

«Χάντρες» σε... σφουγγάρι

Οι προσομοιώσεις των κοσμολόγων δείχνουν ότι οι γαλαξίες είναι χάντρες πάνω σε έναν αέρινο κοσμικό ιστό. (Φωτογραφία: NASA)

Η επιβεβαίωση ότι πρόκειται όντως για κοσμικό νήμα θα έδινε στήριξη σε ένα κυρίαρχο μοντέλο της Κοσμολογίας, το οποίο προβλέπει ότι οι γαλαξίες βρίσκονται διατεταγμένοι σαν χάντρες πάνω σε έναν «σκελετό» που θυμίζει σφουγγάρι.

Πριν σχηματιστούν τα άστρα και οι γαλαξίες, το Σύμπαν ήταν ένα γιγάντιο σύννεφο από ελεύθερα άτομα κανονικής ύλης αλλά και από «σκοτεινή ύλη» -ένα υλικό άγνωστης σύστασης που παραδόξως αντιστοιχεί στο 84% της μάζας του Σύμπαντος.

Τα υπολογιστικά μοντέλα των κοσμολόγων δείχνουν ότι η σκοτεινή ύλη ήταν η πρώτη που άρχισε να συσσωματώνεται λόγω της έλξης της βαρύτητας. Σταδιακά συμπυκνώθηκε σε δίσκους, οι οποίοι τελικά τράβηξαν προς το μέρος τους και την κανονική ύλη. Μέχρι και σήμερα, δισεκατομμύρια χρόνια μετά, οι γαλαξίες πιστεύεται ότι περιβάλλονται από αυτά τα «φωτοστέφανα» σκοτεινής ύλης, μέσα στα οποία γεννήθηκαν.

Υπήρχε όμως και αρκετό υλικό που δεν έπεσε στην παγίδα της σκοτεινής ύλης. Το υλικό αυτό, τεράστιες ποσότητες αερίου, πιστεύεται ότι διατάχθηκε σε μορφή νημάτων τα οποία εκτείνονται ανάμεσα στους γαλαξίες.

Το πρώτο κοσμικό νήμα

This deep image shows the nebula (cyan) extending across 2 million light-years that was discovered around the bright quasar UM287 (at the center of the image). The energetic radiation of the quasar makes the surrounding intergalactic gas glow, revealing the morphology and physical properties of a cosmic web filament. The image was obtained at the W. M. Keck Observatory. Credit: S. Cantalupo, UC Santa Cruz

Το νέφος που εντοπίζει η νέα μελέτη δεν αποκλείεται να είναι το πρώτο κοσμικό νήμα που ανακαλύπτουν οι αστρονόμοι.

Έγινε ορατό επειδή λουζόταν στο φως ενός κβάζαρ, δηλαδή μιας μαύρης τρύπας που κρύβεται στο κέντρο ενός γαλαξία και εκπέμπει ακτινοβολία καθώς καταπίνει ύλη.

Το κβάζαρ της μελέτης, το οποίο φαίνεται από τη Γη όπως ήταν μόλις 3 δισ. χρόνια μετά τη γέννηση του Σύμπαντος, αναγκάζει το νέφος να λάμπει: το υδρογόνο του σύννεφου απορροφά την ακτινοβολία του κβάζαρ και την επανεκπέμπει σε χαρακτηριστικό μήκος κύματος στο φάσμα του υπεριώδους.

Λόγω όμως της τεράστιας απόστασης του κβάζαρ από τη Γη, αλλά και λόγω της διαστολής του Σύμπαντος, το φως του σύννεφου «τεντώνεται»  και μετατρέπεται σε ορατό φως με ελαφρώς βιολετί απόχρωση. Αυτό ήταν το φως που κατέγραψαν οι ερευνητές με το τηλεσκόπιο Keck στη Χαβάη.

Υπό το φως του κβάζαρ

Processed and combined images of the field surrounding the quasar UM 287.

«Πιστεύουμε ότι αυτό που ανακαλύψαμε είναι τμήμα ενός νήματος το οποίο είναι πολύ μεγαλύτερο από ό,τι βλέπουμε. Αυτό που μπορούμε να δούμε είναι μόνο το τμήμα που φωτίζεται από τη δέσμη του κβάζαρ» αναφέρει ο Χαβιέ Προτσάσκα του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στη Σάντα Κρουζ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Είναι μια εντυπωσιακή ανακάλυψη, αν μη τι άλλο λόγω του μεγέθους του νέφους. Μένει ωστόσο να αποδειχθεί ότι το σύννεφο είναι όντως κοσμικό νήμα, και όχι ένα κανονικό νέφος αερίου που «τεντώθηκε» λόγω της βαρυτικής επίδρασης κάποιου γαλαξία.

Την οριστική απάντηση θα μπορούσαν να δώσουν σχεδιαζόμενες μελέτες, οι οποίες θα αναζητήσουν νήματα γύρω από πιο μακρινά ή πιο κοντινά κβάζαρ.