Космическата мрежа става по-видима

Вселената е просмукана от огромна, невидима паяжина, а нейните нишки се проточват през космоса. Но въпреки организирания вид на материята, която виждаме в космоса, тази тъмна мрежа остава невидима. Това е така, защото е изградена от тъмна материя, която упражнява гравитационно дърпане, но не излъчва светлина.

Тоест, мрежата беше невидима досега. За първи път изследователите осветяват някои от най-тайните кътчета на Вселената.

Преди много време Вселената е била по-гореща, по-компактна и по-плътна, отколкото сега. Не е имало много разлики в плътността от едно място във Вселената до друго. Космосът е бил много по-тесен като цяло, като където и да отидеш в младата Вселена, нещата са били почти еднакви.

И все пак е имало малки, случайни разлики в плътността. Тези райони са имали малко по-голямо гравитационно дърпане, отколкото заобикалящите ги и затова материята имала тенденция да се влива в тях. По този начин те ставали по-големи, съответно развивали още по-силно гравитационно влияние, привличайки повече материя и ставали по-големи и по-големи, и така нататък за милиарди години. Едновременно с нарастването на тези по-плътни райони, пространствата между тях са ставали все по-празни.

С течение на космическото време плътните райони стават по-плътни, а празните – все по-празни. В крайна сметка плътните петна се разрастват, за да се превърнат в първите звезди, галактики и клъстери, докато пространствата между тях се превръщат в големите космически празнини.

Сега, 13,8 милиарда години от този мащабен строителен проект, работата не е напълно завършена. Материята все още изтича от празнините и продължава да се присъединява към групи галактики, които се вливат в плътни, богати клъстери. Това, което имаме днес, е огромна, сложна мрежа от нишки на материята. Това е космическата мрежа.

Не всичко около тази космическа мрежа обаче е ясно. Това е така защото по-голямата част от материята във Вселената е тъмна; тя не взаимодейства със светлина или с „нормалната“ материя, която виждаме, като звезди, газови облаци и други подобни обекти. В резултат на това голяма част от космическата мрежа е напълно невидима за нас. За щастие, където тъмната материя се събира, тя също привлича и „нормална“ материя. В най-плътните райони на Вселената, където гравитационните сили на тъмната материя са повлияли на достатъчно нормално вещество, за да се слее, виждаме светлина: Нормалната материя се е превърнала в звезди.

Подобно на фар на далечен, черен морски бряг, звездите и галактиките ни казват къде се крие невидимата тъмна материя, като очертава истинската структура на космическата паяжина.
С този пристрастен изглед можем лесно да видим клъстерите. Изскачат като гигантски градове, наблюдавани от полет. Вече се знае със сигурност, че има огромно количество тъмна материя в тези структури, тъй като е нужна много силна гравитация, за да обедини и държи заедно толкова много галактики.

И на противоположния край на спектъра лесно можем да забележим празнините; те са местата, където цялата материя липсва. Няма галактики, които да осветяват тези пространства и те като цяло са наистина празни.

Но величието на космическата паяжина се крие в деликатните линии на самите нишки. Разтягайки се за милиони светлинни години, тези тънки нишки на галактиките действат като големи космически магистрали, пресичащи черни празнини, свързващи ярки галактически клъстери.

Тези нишки в космическата мрежа са най-трудната част за изследване. Те съдържат някои галактики, но не много. Имат всякакви дължини и ориентации; за сравнение клъстерите и празнините по-скоро изглеждат като геометрични фигури. Така че, въпреки че е известно за съществуването на тези нишки, чрез компютърни симулации, в продължение на десетилетия, всъщност е имало трудности, да бъдат забелязани.

Наскоро обаче, екип от астрономи направи сериозен напредък в картографирането на космическата мрежа, като резултатите от тяхното изследване бяха публикувани в базата данни на arXiv.

Първо, те изследват каталог от така наречените светещи червени галактики (LRGs) получен от спектроскопското изследване на Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). LRG са масивни клъстери от галактики, които са склонни да се натрупват на гъсти петна в центровете от тъмна материя. И ако LRGs са в най-гъстите райони, тогава линиите, които ги свързват, трябва да бъдат направени от по-деликатни нишки.

Екипът взема хиляди чифтове LRG и ги подрежда един върху друг, за да направи композитно изображение. Използвайки това подредено изображение, учените успяват да преброят всички галактики, които може да видят. Това позволява на изследователите да преценят колко нормална материя съставя нишките между LRG. След това изследователите разглеждат галактиките зад нишките и по-специално техните форми.

Когато светлината от тези фонови галактики пронизва намесващите се нишки, гравитацията от тъмната материя в тези нишки притиска светлината, като леко измества изображенията на тези галактики. Чрез измерване на количеството на изместване (наречено от учените „срязване“) екипът успява да прецени количеството на тъмната материя в нишките.

Тази мярка е обвързана с теоретични прогнози. Учените също потвърждават, че нишките не са били напълно тъмни. Според тях на всяка маса от 351 слънца в нишките, има светлинен изход равен на едно слънце. Това е груба карта на нишките, но тя е първата и определено показва, че докато космическата мрежа е предимно тъмна, тя не е напълно черна.