Вселената е просмукана от огромна, невидима паяжина, нейните пътеки тъкат през космоса. Но въпреки организирането на материята, която виждаме в космоса, тази тъмна мрежа е 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-мрачните кътчета на Вселената.
Тъкане в мрежата
Преди много време Вселената беше по-гореща, по-малка и по-гъста, отколкото сега. Средно беше и много по-скучно. Нямаше много разлики в плътността от място на място. Разбира се, космосът беше много по-тесен като цяло, но в младата вселена, където и да отидеш, нещата бяха почти еднакви.
Но имаше малки, случайни разлики в плътността. Тези самородки имаха леко по-голямо гравитационно дърпане, отколкото заобикалящия ги квартал и затова материята имаше тенденция да се влива в тях. Пораснали по този начин, те развиха още по-силно гравитационно влияние, привличайки повече материя, причинявайки им да бъдат по-големи и така нататък и така нататък за милиарди години. Едновременно с нарастването на ноктите пространствата между тях се изпразваха.
С течение на космическото време богатите станаха по-богати, а бедните - по-бедни.
В крайна сметка плътните петна се разраснаха, за да се превърнат в първите звезди, галактики и клъстери, докато пространствата между тях се превърнаха 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, присъединявайки се към групи галактики, които се вливат в плътни, богати клъстери. Това, което имаме днес, е огромна, сложна мрежа от нишки на материята: космическата мрежа.
Светлина в тъмнината
По-голямата част от материята в нашата Вселена е тъмна; тя не взаимодейства със светлина или с някоя от "нормалните" материи, които виждаме като звезди и газови облаци и други интересни неща. В резултат на това голяма част от космическата мрежа е напълно невидима за нас. За щастие, където басейните с тъмна материя, тя също влачи по редовна материя, за да се присъедини към забавлението.
В най-плътните джобове на нашата Вселена, където гравитационните шепоти на тъмната материя са повлияли достатъчно редовно вещество, за да се слее, виждаме светлина: Редовната материя се е превърнала в звезди.
Подобно на фар на далечен, черен морски бряг, звездите и галактиките ни казват къде се крие скритата тъмна материя, като ни призрачно очертава истинската структура на космическата паяжина.
С този пристрастен изглед можем лесно да видим клъстерите. Изскачат като гигантски градове, наблюдавани от полета на червените очи. Ние знаем със сигурност, че има огромно количество тъмна материя в тези структури, тъй като се нуждаете от много гравитационен омф, за да обедините заедно толкова много галактики.
И на противоположния край на спектъра лесно можем да забележим празнините; те са местата, където цялата материя не е така. Тъй като няма галактики, които да осветяват тези пространства, ние знаем, че 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 тенджери на галактиките действат като големи космически магистрали, пресичащи черни празнини, свързващи ярки градски клъстери.
Чрез слаба леща
Тези нишки в космическата мрежа са най-трудната част за изследване. Те имат някои галактики, но не много. И те имат всякакви дължини и ориентации; за сравнение струпванията и празнините са геометрична детска игра. Така че, въпреки че ние знаем за съществуването на нишки, чрез компютърни симулации, в продължение на десетилетия, всъщност сме имали трудности, да ги видим.
Наскоро обаче екип от астрономи направи голям напредък в картографирането на нашата космическа мрежа, публикувайки техните резултати на 29 януари в базата данни на arXiv. Ето как започнаха бизнеса:
Първо, те взеха каталог от така наречените светещи червени галактики (LRGs) от изследването на спектроскопското изследване на Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). LRG са масивни зверове от галактики и те са склонни да седят в центровете на гъсти петна от тъмна материя. И ако LRGs седят в най-гъстите райони, тогава линиите, които ги свързват, трябва да бъдат направени от по-деликатните нишки.
Но ако се вгледате в пространството между две LRG, няма да бъде продуктивен; там няма много неща. И така, екипът взе хиляди чифтове LRG, пренареди ги и ги подреди един върху друг, за да направи композитно изображение.
Използвайки това подредено изображение, учените преброиха всички галактики, които можеха да видят, като добавиха своя общ принос на светлината. Това позволи на изследователите да преценят колко нормална материя съставя нишките между LRG. След това изследователите разгледаха галактиките зад нишките и по-специално техните форми.
Докато светлината от тези фонови галактики пронизваше намесващите се нишки, гравитацията от тъмната материя в тези нишки нежно натискаше светлината, така леко измествайки изображенията на тези галактики. Чрез измерване на количеството на изместване (наречено от учените "срязване") екипът успя да прецени количеството на тъмната материя във нишките.
Тази мярка е обвързана с теоретични прогнози (друг момент за съществуването на тъмна материя). Учените също потвърдиха, че нишките не са били напълно тъмни. За всяка маса от 351 слънца във нишките имаше 1 светлинен изход на светлина.
Това е груба карта на нишките, но тя е първата и определено показва, че докато нашата космическа мрежа е предимно тъмна, тя не е напълно черна.
Пол М. Сътър е астрофизик от SUNY Stony Brook и Института Flatiron, домакин на Ask a Spaceman and Space Radio и автор на „Вашето място във Вселената“.
