Astrofizycy po raz pierwszy zaobserwowali włókno gazowe o długości 50 milionów lat świetlnych. Jego struktura jest uderzająco podobna do przewidywań symulacji komputerowych. Dlatego obserwacja potwierdza również nasze wyobrażenia o pochodzeniu i ewolucji Wszechświata.
Jak dotąd ponad połowa materii we Wszechświecie pozostawała przed nami ukryta. Jednak astrofizycy podejrzewali, gdzie mogłaby się ona znajdować: w tak zwanych włóknach, niewyobrażalnie wielkich, nitkowatych strukturach gorącego gazu, które otaczają i łączą galaktyki i gromady galaktyk. Zespół kierowany przez Uniwersytet w Bonn (Niemcy) po raz pierwszy zaobserwował włókno gazowe o długości 50 milionów lat świetlnych. Jego struktura jest uderzająco podobna do przewidywań symulacji komputerowych. Dlatego obserwacja potwierdza również nasze wyobrażenia o pochodzeniu i ewolucji naszego Wszechświata. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie „Astronomy & Astrophysics”.
Nasze istnienie zawdzięczamy niewielkiej aberracji. Prawie dokładnie 13,8 miliarda lat temu nastąpił Wielki Wybuch. To początek przestrzeni i czasu, ale także całej materii, która tworzy dziś nasz Wszechświat. Chociaż początkowo był skoncentrowany w jednym punkcie, rozszerzał się z zawrotną prędkością -–gigantyczną chmurą gazu, w której materia była prawie równomiernie rozłożona.
Prawie, ale nie do końca: w niektórych częściach chmura była nieco gęstsza niż w innych. I tylko z tego powodu istnieją dziś planety, gwiazdy i galaktyki. Dzieje się tak, ponieważ gęstsze obszary wywierały nieco większe siły grawitacyjne, które przyciągały gaz z otoczenia w ich kierunku. Dlatego z czasem w tych regionach koncentrowało się coraz więcej materii. Przestrzeń między nimi stawała się jednak coraz bardziej pusta. W ciągu dobrych 13 miliardów lat rozwinął się rodzaj struktury gąbki: duże „dziury” bez żadnej materii, z obszarami pomiędzy tysiącami galaktyk zgromadzonych na małej przestrzeni, tak zwane gromady galaktyk.
Jeśli rzeczywiście tak się stało, galaktyki i gromady powinny być nadal połączone pozostałościami tego gazu, cienkimi niczym pajęcza sieć. Według obliczeń ponad połowa całej materii barionowej we Wszechświecie jest zawarta w tych włóknach: jest to forma materii, z której składają się gwiazdy i planety, podobnie jak my sami – wyjaśnia prof. dr Thomas Reiprich z Argelander Institute for Astronomy na Uniwersytecie w Bonn. Jednak jak dotąd umyka nam to z oczu: z powodu ogromnego rozciągnięcia włókien w przestrzeni materia w nich jest niezwykle rzadka: zawiera zaledwie dziesięć cząstek na metr sześcienny, czyli znacznie mniej niż najlepsza próżnia, jaką możemy wytworzyć na Ziemi.
Jednak dzięki nowemu przyrządowi pomiarowemu, teleskopowi kosmicznemu eROSITA, Reiprich i jego koledzy byli teraz w stanie po raz pierwszy w pełni uczynić gaz widocznym. eROSITA ma bardzo czułe detektory na rodzaj promieniowania rentgenowskiego, który emanuje z gazu we włóknach – wyjaśnia Reiprich. Ma również duże pole widzenia – podobnie jak obiektyw szerokokątny rejestruje stosunkowo dużą część nieba w jednym pomiarze, w bardzo wysokiej rozdzielczości. Pozwala to na wykonanie szczegółowych zdjęć tak ogromnych obiektów, jak włókna, w stosunkowo krótkim czasie.
W swoich badaniach naukowcy zbadali obiekt o nazwie Abell 3391/95. To układ trzech gromad galaktyk, który znajduje się około 700 milionów lat świetlnych od nas. Obrazy eROSITA pokazują nie tylko gromady i liczne pojedyncze galaktyki, ale także włókna gazowe łączące te struktury. Całe dostrzeżone włókno ma długość 50 milionów lat świetlnych. Ale może być jeszcze większe: naukowcy zakładają, że obrazy pokazują tylko fragment.
Porównaliśmy nasze obserwacje z wynikami symulacji, która rekonstruuje ewolucję Wszechświata – wyjaśnia Reiprich. Obrazy eROSITA są uderzająco podobne do grafiki generowanej komputerowo. Sugeruje to, że powszechnie akceptowany standardowy model ewolucji Wszechświata jest poprawny. Co najważniejsze, dane pokazują, że brakująca materia jest prawdopodobnie faktycznie ukryta we włóknach.
Źródło: Uniwersytet w Bonn
Więcej informacji:
Opracowanie: Gabriela Opiła
Grafika: Wycinek „kosmicznej sieci” – model komputerowy. Źródło: NASA, ESA, E. Hallman (University of Colorado, Boulder).
