I de største skalaer spænder netværk af luftformede filamenter over hundreder af millioner af lysår, der forbinder massive galakse-klynger. Men denne gas er så rarificeret, at det er umuligt at se direkte.
I årevis har astronomer brugt kvasarer - strålende galaktiske centre brændt af supermassive sorte huller, der hurtigt hæver materiale - til at kortlægge den ellers usynlige sag.
Men nu har et team af astronomer ledet af Khee-Gan Lee, et postdoktor ved Max Planck Institut for Astronomi, for første gang formået at skabe et tredimensionelt kort over universets storskala struktur ved hjælp af fjerne galakser. Og fordelene er adskillige.
Videnskaben har altid været en smule lignende: Når det skarpe lys fra en fjern kvasar bevæger sig mod Jorden, møder den de mellemliggende skyer af brintgas og absorberes delvist. Dette efterlader mørke absorptionslinjer i kvasarspektret.
Hvis universet var statiske, ville de mørke absorptionslinjer altid være placeret på det samme sted (121 nanometer for den såkaldte Lyman-alfa-linje) i kvasarspektret. Men fordi universet ekspanderer, flyver den fjerne kvasar væk fra Jorden med hurtig hastighed. Dette strækker kvasarens lys, således at hver mellemliggende brintgassky skyer sin absorptionssignatur på et andet område i kvasarspektret og efterlader en skov af linjer.
Derfor kan detaljerede målinger af flere kvasars spektre tæt sammen faktisk afsløre den tredimensionelle natur af de mellemliggende brintskyer. Men galakser er næsten 100 gange så mange som kvasarer. Så i teorien skulle de give et meget mere detaljeret kort.
Det eneste problem er, at galakser også er cirka 15 gange svagere end kvasarer. Så astronomer troede, at de simpelthen ikke var lyse nok til at se godt i det fjerne univers. Men Lee gennemførte beregninger, der antydede andet.
”Jeg var overrasket over at opdage, at eksisterende store teleskoper allerede skulle være i stand til at samle tilstrækkeligt lys fra disse svage galakser til at kortlægge forgrundabsorptionen, omend i en lavere opløsning end det, der ville være muligt med fremtidige teleskoper,” sagde Lee i en nyhedsmeddelelse. ”Alligevel ville dette give en hidtil uset udsigt over den kosmiske bane, der aldrig er blevet kortlagt i så store afstande.”
Lee og hans kolleger brugte det 10 meter lange Keck I-teleskop på Mauna Kea, Hawaii for at se nærmere på de fjerne galakser og skoven med brintabsorbering indlejret i deres spektre. Men selv vejret på Hawaii kan blive grimt.
”Vi var temmelig skuffede, da vejret var forfærdeligt, og det lykkedes os kun at indsamle et par timers gode data,” sagde medforfatter Joseph Hennawi, også fra Max Planck-instituttet for astronomi. ”Men efter datakvaliteten, da det kom ud af teleskopet, var det allerede klart for mig, at eksperimentet skulle arbejde.”
Holdet kunne kun indsamle data i fire timer. Men det var stadig hidtil uset. De kiggede på 24 fjerne galakser, som gav tilstrækkelig dækning af en lille himmelplaster og gjorde det muligt for dem at kombinere informationen i et tredimensionelt kort.
Kortet afslører universets store struktur, da det kun var en fjerdedel af dets nuværende alder. Men holdet håber snart at parse kortet for at få flere oplysninger om strukturens funktion - følge strømmen af kosmisk gas, da det tragtede væk fra hulrum og over til fjerne galakser. Det vil give en unik historisk oversigt over, hvordan galakse klynger og hulrum voksede ud fra inhomogeniteter i Big Bang.
Resultaterne er blevet offentliggjort i Astrophysical Journal og er tilgængelige online.
