На найбільших масштабах мережі газоподібних ниток охоплюють сотні мільйонів світлових років, що з'єднують масивні скупчення галактик. Але цей газ настільки ратифікований, що його неможливо побачити безпосередньо.
Протягом багатьох років астрономи використовували квазари - блискучі галактичні центри, що живляться надмасивними чорними дірами, що швидко аккрементують матеріал, - для картографування інакше невидимої речовини.
Але зараз, вперше, команді астрономів під керівництвом Ке-Ган Лі, доктора в Інституті астрономії Макса Планка, вдалося створити тривимірну карту масштабної структури Всесвіту, використовуючи далекі галактики. А переваг численні.
Наука завжди мала щось подібне: коли яскраве світло з далекого квазара рухається до Землі, воно стикається з хмарами, що втручаються у водень, і частково поглинається. Це залишає темні лінії поглинання в спектрі квазара.
Якби Всесвіт був статичним, темні лінії поглинання завжди розташовувалися б на одному місці (121 нанометр для так званої лінії Лімана-альфа) у спектрі квазара. Але оскільки Всесвіт розширюється, далекий квазар швидко відлітає від Землі. Це розтягує світло квазара, таким чином, що кожна втручається хмара водню газового відбитка відбиває свою сигнатуру поглинання в іншій області спектру квазара, залишаючи ліс ліній.
Тому детальні вимірювання спектрів декількох квазарів, близьких один до одного, можуть фактично виявити тривимірну природу водневих хмар. Але галактики майже в 100 разів численніші, ніж квазари. Тож теоретично вони повинні надати набагато більш детальну карту.
Єдина проблема полягає в тому, що галактики також приблизно в 15 разів слабкіші за квазари. Тож астрономи вважали, що вони просто недостатньо яскраві, щоб добре бачити далекий Всесвіт. Але Лі проводив розрахунки, які пропонували інше.
"Я був здивований, виявивши, що існуючі великі телескопи повинні вже мати можливість збирати достатню кількість світла з цих слабких галактик для відображення поглинання переднього плану, хоча і з меншою роздільною здатністю, ніж це можливо для майбутніх телескопів", - сказав Лі у випуску новин. "Все-таки це забезпечило б безпрецедентний вигляд космічної павутини, яка ніколи не була відображена на таких величезних відстанях".
Лі та його колеги використовували 10-метровий телескоп Keck I на Мауна-Кеа, Гаваї, щоб ближче ознайомитися з далекими галактиками та лісом поглинання водню, вбудованим у їхні спектри. Але навіть погода на Гаваях може стати потворною.
"Ми були дуже розчаровані, оскільки погода була жахлива, і нам вдалося зібрати лише кілька годин хороших даних", - сказав співавтор Джозеф Хеннаві, також з Інституту астрономії Макса Планка. "Але судячи з якості даних, коли вона виходила з телескопа, мені вже було зрозуміло, що експеримент буде працювати".
Команда змогла збирати дані лише чотири години. Але це все ще було безпрецедентним. Вони переглянули 24 далекі галактики, які забезпечили достатнє висвітлення невеликого ділянки неба і дозволили їм об’єднати інформацію в тривимірну карту.
Карта розкриває масштабну структуру Всесвіту, коли вона становила лише чверть її теперішнього віку. Але команда сподівається незабаром проаналізувати карту, щоб отримати докладнішу інформацію про функціонування структури - слідкуючи за потоками космічного газу, коли він перекинувся від порожнеч і на далекі галактики. Це дасть унікальний історичний запис про те, як скупчення та порожнечі галактик виросли від неоднорідностей у Великому вибуху.
Результати були опубліковані в Astrophysical Journal і доступні в Інтернеті.
