Потрясающие снимки космической «паутины»: ученые впервые показали, как организована водородная сеть Вселенной
Астрономы давно предполагали, что вся Вселенная связана единой сетью водорода — но лишь недавно исследователями удалось не только доказать это, но и представить общественности потрясающие снимки моделей на основе результатов своей работы
Согласно современным моделям Вселенной и результатам многочисленных исследований, нити темной материи соединяют массивные объекты, такие как галактики и скопления галактик, в огромную космическую сеть. Именно вдоль этих нитей «течет» свободный водород, питая галактики, но увидеть подобные потоки вещества не так-то просто. Среди великого множества ярко светящихся звезд, галактик и их ядер, слабое излучение диффузного водорода в межгалактическом пространстве очень сложно засечь даже с помощью самых чувствительных приборов.
Однако недавно человечество стало еще на один шаг ближе к пониманию колоссальной системы организации всей материи во Вселенной. В результате многолетней работы международная группа астрономов под руководством Роланда Бэкона из Лионского центра астрофизических исследований во Франции визуализировала лишь несколько волокон космической сети ранней Вселенной примерно в 12 миллиардах световых лет от нас.
Но даже эти ничтожные по космическим меркам «нити» потрясают воображение. Это не просто одно из самых убедительных доказательств существования космической паутины как таковой; ученые также смогли доказать, что большая популяция карликовых галактик активирует водород внутри нее и заставляет его светиться намного ярче. Это открытие может кардинально изменить наше понимание образования галактик в самые ранние годы Вселенной.
Как изучают необъятные космические просторы
Поскольку космическую паутину так трудно увидеть, многие свидетельства ее существования до сих пор были косвенными. Некоторые ученые изучали то, как огромная масса космического вещества искривляет пространство-время – этот эффект называется «гравитационное линзирование» — для поиска искривлений на пути света из дальних уголков галактики. Если масса велика, то гравитация изогнет луч света и мы сможем это засечь.
Другие исследователи используют для поисков «паутины» свет квазаров — чрезвычайно ярких и далеких галактик, чье световое излучение частично поглощается водородом. Основной принцип прост и схож с предыдущей методикой: если водородная паутина находится между источником света и приборами на Земле, то свет будет частично заблокирован, а степень его поглощения расскажет ученым о количестве и плотности межзвездного вещества.
Бэкон и его команда применили другой подход – они очень, очень долго смотрели на крошечный кусочек неба в невероятно мощный телескоп. Используя инструмент MUSE на Очень большом телескопе ESO в Чили, команда провела 140 часов наблюдений конкретного участка неба, который также появился в поле зрения космического телескопа Хаббл.
Аналогичное исследование было проведено астрономами, которые искали в скоплении галактик нити газа, ионизированные самими галактиками. И в этом аспекте работа команды Бэкона отличается от предыдущих: более ранние исследования изучали экстремальные условия, в то время как новое исследование преднамеренно выглядело весьма заурядным. Но, как это часто бывает, именно кропотливый и рутинный труд в итоге принес наибольшие результаты.
Космическая паутина
После этапа планирования на получение наблюдений у команды ушло несколько месяцев, с августа 2018 года по январь 2019 года. Небо нужно было снимать блоками во время новолуния, чтобы свести к минимуму помехи и световое загрязнение самой Земли.
Затем команде пришлось обработать и проанализировать собранные данные, что заняло еще год. Но это того стоило: 40% изученных астрономами галактик попросту нельзя было обнаружить иными способами, а кроме того исследователи изобразили светящийся водород в нитях космической паутины, охватывающей миллионы световых лет – для наглядности.
Удивительно, но анализ команды показывает, что основная часть эмиссии водорода может быть объяснена большой популяцией звездообразующих карликовых галактик, разбросанных вдоль нити. Мы, конечно, не можем разглядеть их по отдельности — они слишком далеки для современной техники — но в будущем ученым не раз представится шанс подтвердить это открытие и навсегда закрепить новое понимание законов Вселенной.
Если карликовые галактики в нынешнем состоянии также направлены по нитям космической паутины, как капли воды стекают по веревке, ученые смогли бы получить более точный ответ на древнюю загадку: как в молодой Вселенной галактики сформировались из относительно маленьких систем в колоссальных космических «монстров», которые к тому же с удовольствием поглощают друг друга.
Кроме того, поиск излучения карликовых галактик, образующих звезды, может помочь нам найти больше нитей космической паутины и, возможно, в один прекрасный день получить полную картину того, как организовано вещество в видимой нами части мироздания.
