Как изглежда скритата Вселена?

Екип астрофизици от Института по астрономия към обществото „Макс Планк“ съвместно с колеги от Европа и САЩ съставиха карта на младата Вселена.

Учените са комбинирали данни, събрани от обсерваторията Кек. Получената схема обхваща космически структури с дължина няколко милиона светлинни години и описва Вселената такава, каквато е била тя само три милиарда години след Големия взрив.

На изследователите е известно, че материята във Вселената представлява система от нишковидни структури, които понякога се наричат „космическа паяжина“. Нейните нишки обхващат стотици милиони светлинни години и вероятно се крепят от тъмна материя.

Космическите нишки се състоят от галактики и техните купове и са запълнени с първороден водород – газ, който се е образувал почти веднага след Големия взрив.

Водещият автор на изследването Ки-Ган Лий и екипът му се съсредоточили в изучаването на спектралните линии на поглъщане, характерни за водорода. Изследването на тези линии помогнало на учените да създадат триизмерна карта на участък от Вселената, отдалечен на 11 милиарда светлинни години от Земята.

Лий и колегите му отбелязват, че тази карта е първата в историята, която изобразява толкова далечни космически структури.

В мащабите на Вселената, колкото по-далече в пространството се вглеждаме, толкова по-ранен период от историята изучаваме. По такъв начин картата демонстрира ранните етапи от формирането на космическите структури, когато възрастта на Вселената е била само три милиарда години (напомняме, че днес се смята, че Вселената е на 13,8 млрд. години, по уточнени данни от телескопа „Планк“).

Този период е известен на астрономите като епоха на интензивно формиране на галактики и затова е особено интересен като предмет на изследване.

Екипът използвал бледи фонови галактики в качеството на източник на светлина, което позволило да се проследят спектралните линии на поглъщане, характерни за водорода. Въз основа на този анализ учените успели да определят какъв газ на какво разстояние от Земята е разположен. Съчетанието на всички данни за водорода позволило да се състави карта, която действително изглеждала като множество нишковидни структури.

Освен това, отбелязва Лий, внимателните наблюдения и подробният анализ помогнали не само да се състави схема, но и да се определят възможните пътища, по които водородът е витаел по младата Вселена и къде се е натрупвал, инициирайки формирането на галактики, звезди и планети.

Авторите на изследването съобщават, че преди подобно изследване не е правено, тъй като използването на светлината на бледите галактики е било смятано за невъзможно. И все пак предварителните изчисления вдъхнали надежда и екипът на Лий започнал наблюдения в обсерваторията Кек.

„Самият процес на наблюдение беше усложнен от лошо време и сумарно ние събирахме данни в продължение само на четири часа. Но качеството на тези данни се оказа достатъчно високо, за да разкрие структурата на младата Вселена“, разказва съавторът на изследването Йозеф Хинави.

Основният сбор на данни се осъществявал със спектрографа LRIS на телескопа Кек 1. Огледалото на този телескоп е с диаметър 10 метра и позволява да се разгледат и най-слабите галактики.

„Основно ние измервахме затъмненията в синия цвят, предизвикани от транзита на струпвания водород пред тези бледи галактики. И спектрографът LRIS много ни помогна“, отбелязва Лий.

Общо фоновите галактики били 24. Дори четиричасовите наблюдения довели до получаването на голямо количество висококачествени данни, които невероятно трудно било да се комбинират в единна база.

Специална компютърна програма помогнала да се състави самата триизмерна карта на структурата на младата Вселена. Нейният алгоритъм е създаден от изследователския екип от Калифорнийския университет в Бъркли.

В бъдеще получената карта на Вселената ще стане основен инструмент за изучаване на процеса по формиране на първите галактики. Астрономите ще могат да сверят резултатите от своите наблюдения на далечните звездни системи с новата схема и да откриват нови особености от ранната история на пространство-времето.