Obserwatorium Kecka ukazało ciemną, międzygalaktyczną sieć

Oryginalny instrument Keck Cosmic Web Imager po raz pierwszy ukazał światło emitowane przez największą i najbardziej ukrytą część sieci materii łączącej galaktyki. To nowa metoda obserwacji wszechświata – mówią astronomowie.

Jak rzeki zasilające oceany, strumienie gazu zasilają galaktyki w całym kosmosie – tłumaczą naukowcy z amerykańskiego California Institute of Technology (Caltech).

Jak wyjaśniają, galaktyki powstają z zapadających się wirujących chmur gazu. Ten gaz dalej kondensuje, tworząc gwiazdy i sprawiając, że galaktyki stają się widoczne dla teleskopów działających w różnych zakresach fal.

Astronomowie uważają, że między galaktykami rozciągają się zimne, ciemne filamenty, dostarczając galaktykom gazu, który stanowi paliwo dla kolejnych gwiazd. Jednak te strumienie, które stanowią część tzw. kosmicznej sieci, są ciemne i trudne do zobaczenia.

Choć astronomowie znają tę sieć od dziesięcioleci i nawet dostrzegali już blask jej filamentów wokół jasnych obiektów zwanych kwazarami, nie udało im się bezpośrednio sfotografować rozciągających się struktur w najciemniejszych obszarach przestrzeni dzielącej galaktyki.

Teraz zdołali tego dokonać, dzięki instrumentowi Keck Cosmic Web Imager (KCWI), opracowanemu przez zespół prof. Christophera Martina z Caltech. Urządzenie zamontowano w Obserwatorium Kecka na Hawajach.

„Wybraliśmy nazwę Keck Cosmic Web Imager, ponieważ liczyliśmy na to, że instrument będzie bezpośrednio pokazywał kosmiczną sieć – opowiada prof. Martin, autor badania opisanego na łamach magazynu „Nature Astronomy” (https://www.nature.com/articles/s41550-023-02054-1). - Jestem bardzo zadowolony, że się udało”.

Już w 2015 roku Martin i jego koledzy, z pomocą instrumentu znaleźli silne dowody potwierdzające tzw. teorię zimnego przepływu, według której długie filamenty kosmicznej sieci wnikają do galaktyk i dostarczają im gaz.

Wtedy jeden z filamentów został właśnie oświetlony przez pobliski kwazar – jasne jądro młodej galaktyki.

Teraz naukowcy nauczyli się obserwować ciemne, nieoświetlone filamenty. „Wcześniej widzieliśmy struktury filamentowe jakby pod latarnią. Teraz możemy je zobaczyć nawet bez niej” – wyjaśnia prof. Martin.

Badacz i jego zespół nauczyli się rejestrować specyficzne, słabe fale emitowane przez główny składnik filamentów – wodór. Analiza fal, w związku ze zmianą ich długości towarzyszącą rozszerzaniu się wszechświata, pozwala jednocześnie na określenie odległości od badanego filamentu.

„Praktycznie tworzymy trójwymiarową mapę sieci kosmicznej. Analizujemy spektra dla każdego punktu na obrazie, w różnych zakresach długości fal, a te długości przekładają się na odległość” – opisał astronom.

Zdaniem naukowców, otworzyło to drogę do zupełnie nowych obserwacji kosmosu. „Dzięki KCRM, nowemu czerwonemu kanałowi działającemu w KCWI, możemy sięgać jeszcze głębiej w przeszłość. Jesteśmy bardzo podekscytowani tym, jak ten nowy instrument może pomóc nam w analizowaniu bardziej odległych filamentów i ery, kiedy powstały pierwsze gwiazdy i czarne dziury” – powiedział jeden z naukowców, Mateusz Matuszewski.

Poznanie kosmicznej sieci pozwoli także m.in. na lepsze zrozumienie ewolucji galaktyk oraz rozłożenia w przestrzeni ciemnej materii.

Na odkryciu skorzystała też sztuka. Prof. Martin nawiązał też współpracę z artystą, Mattem Schumakerem, aby przekształcić dane z obserwacji na muzykę, w ramach projektu o nazwie „Spiral, supercluster, filament, wall”. Projekt upamiętnia Michaela Andersona, który zginął wraz z innymi astronautami w katastrofie promu kosmicznego Columbia, w 2003 roku.

Prof. Martin, który „udawał, że filamenty to gigantyczne struny skrzypiec”, przełożył masy filamentów na dźwięki o częstotliwości w okolicach środkowego c na fortepianie. Tak skomponowany utwór na fortepian i elektronikę został nagrany w kwietniu br.(PAP)

Marek Matacz