Вселенная пронизана огромной невидимой паутиной, усики которой тянутся сквозь пространство. Но, несмотря на организацию материи, которую мы видим в космосе, эта темная паутина невидима. Это потому, что он состоит из темной материи, которая оказывает гравитационное воздействие, но не излучает свет.
То есть паутина была невидима до сих пор. Впервые исследователи осветили некоторые из самых темных уголков вселенной.
Ткачество в сети
Давным-давно Вселенная была горячее, меньше и плотнее, чем сейчас. В среднем это было гораздо скучнее. Там не было много различий в плотности с места на место. Конечно, пространство было намного теснее, но в молодой вселенной, куда бы вы ни пошли, все было примерно одинаково.
Но были крошечные, случайные различия в плотности. Эти самородки имели немного большее гравитационное притяжение, чем окружающие их окрестности, и поэтому материя стекала в них. Увеличиваясь таким образом, они развили еще более сильное гравитационное влияние, притягивая больше материи, заставляя их становиться больше, и так далее, и так далее в течение миллиардов лет. Одновременно с ростом самородков пространство между ними опустошалось.
В течение космического времени богатые становились богаче, а бедные - беднее.
Со временем плотные участки стали первыми звездами, галактиками и скоплениями, а пространства между ними превратились в огромные космические пустоты.
Сейчас, через 13,8 миллиарда лет в этот масштабный строительный проект, работа еще не закончена. Материя все еще течет из пустот, объединяя группы галактик, которые текут в плотные, богатые скопления. Сегодня мы имеем обширную, сложную сеть нитей материи: космическую сеть.
Свет в темноте
Подавляющее большинство материи в нашей вселенной темное; он не взаимодействует со светом или с какой-либо «нормальной» материей, которую мы видим в виде звезд, газовых облаков и других интересных вещей. В результате большая часть космической сети совершенно невидима для нас. К счастью, там, где сгущается темная материя, она также тянет за собой какую-то обычную материю, чтобы присоединиться к веселью.
В самых плотных карманах нашей вселенной, где гравитационные шепоты темной материи оказали влияние на достаточно регулярную материю, чтобы объединиться, мы видим свет: регулярная материя превратилась в звезды.
Как маяк на далеком черном берегу, звезды и галактики говорят нам, где скрывается скрытая темная материя, давая нам призрачные очертания истинной структуры космической паутины.
С этим предвзятым взглядом мы можем легко увидеть кластеры. Они выскочили, как гигантские города, видимые из полета красных глаз Мы точно знаем, что в этих структурах огромное количество темной материи, так как вам нужно много гравитационной энергии, чтобы объединить столько галактик.
И на противоположном конце спектра мы можем легко обнаружить пустоты; это места, где не все дело. Поскольку нет галактик, освещающих эти пространства, мы знаем, что они, по большому счету, действительно пусты.
Но величие космической паутины заключается в тонких линиях самих нитей. Растягиваясь на миллионы световых лет, эти тонкие усики галактик действуют как огромные космические трассы, пересекающие черные пустоты, соединяющие яркие городские скопления.
Через тусклый объектив
Эти нити в космической сети - самая трудная часть сети для изучения. У них есть несколько галактик, но не много. И у них есть все виды длины и ориентации; для сравнения, скопления и пустоты - это геометрическая детская игра. Таким образом, даже несмотря на то, что мы знали о существовании нитей с помощью компьютерного моделирования на протяжении десятилетий, нам, на самом деле, было трудно наблюдать их.
Однако недавно группа астрономов сделала большой шаг вперед в картировании нашей космической сети, опубликовав свои результаты 29 января в базе данных arXiv. Вот как они пошли в бизнес:
Во-первых, они взяли каталог так называемых красных светящихся галактик (LRG) из обзора Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). LRG - это массивные звери галактик, и они, как правило, сидят в центрах плотных сгустков темной материи. И если LRG находятся в самых плотных областях, то линии, соединяющие их, должны быть сделаны из более тонких нитей.
Но смотреть в пространство между двумя LRG не будет продуктивным; там не так много вещей Итак, команда взяла тысячи пар LRG, выровняла их и уложила их друг на друга, чтобы создать составное изображение.
Используя это сложенное изображение, ученые подсчитали все галактики, которые они могли видеть, суммируя их общий световой вклад. Это позволило исследователям измерить, сколько нормального вещества составляло нити между LRG. Затем исследователи посмотрели на галактики за нитями и, в частности, на их формы.
Когда свет от этих фоновых галактик пронзил промежуточные нити, сила тяжести темной материи в этих нити мягко подтолкнула свет, слегка сместив изображения этих галактик. Измеряя величину смещения (называемого учеными «сдвиг»), команда смогла оценить количество темной материи в филаментах.
Эта мера соответствовала теоретическим предсказаниям (еще один момент существования темной материи). Ученые также подтвердили, что нити не были полностью темными. На каждые 351 солнечную массу в филаментах приходилось 1 световое излучение.
Это грубая карта нитей, но она первая, и она определенно показывает, что хотя наша космическая сеть в основном темная, она не совсем черная.
Пол М. Саттер - астрофизик в SUNY Stony Brook и Институте Флэтайрон, ведущий программы «Спросите космонавта и космического радио» и автор книги «Ваше место во Вселенной».
