I den kolde vildmark i rummet kæmper galakser sammen omkring stjernebålene og det sikrende træk af supermassive sorte huller. Mellem disse hyggelige klynger af galakser, hvor det tomme rum strækker sig i millioner af lysår rundt omkring, broer en svag motorvej hovedvej mørket.
Dette gassy, intergalaktiske netværk er kendt i kosmologiske modeller som den kosmiske bane. Lavet af lange filamenter med brint tilbage fra Big Bang menes at nettet indeholder de fleste (mere end 60%) af gasen i universet og direkte fører alle de stjerneproducerende regioner i rummet. I krydsene, hvor filamenter overlapper hinanden, vises galakser. I det mindste er det teorien.
Filamenterne på den galaktiske bane er aldrig blevet direkte observeret før, fordi de er blandt de svageste strukturer i universet og overskygges let af galaksenes glød omkring dem. Men nu i en undersøgelse, der blev offentliggjort i dag (3. oktober) i tidsskriftet Science, har forskere brostensbelagt det første fotografi af kosmiske filamenter, der konvergerer i en fjern galakse klynge, takket være nogle af de mest følsomme teleskoper på Jorden.
Billedet (nedenfor) viser blå filamenter af brint, der krydser sig gennem en klynge af gamle hvide galakser, der ligger omkring 12 milliarder lysår væk fra Jorden (hvilket betyder, at galakserne blev født i omtrent den første milliard og et halvt år efter Big Bang). Forhindret oplyst af selve galaksenes ultraviolette glød strækker filamenterne sig i mere end 3 millioner lysår, hvilket bekræfter deres status som nogle af de mest gargantuanske strukturer i rummet.
"Disse observationer af de svageste, største strukturer i universet er en nøgle til at forstå, hvordan vores univers udviklede sig gennem tiden," skrev Erika Hamden, en astronom ved University of Arizona's Steward Observatory, i en ledsagende kommentar til den nye undersøgelse. (Hamden var ikke involveret i forskningen.) Disse observationer, tilføjede Hamden, er "bare toppen af isbjerget" af kosmisk webdetektion, med forskning, der afslører yderligere billeder af nettet i andre gamle hjørner af rummet.
Opretter forbindelse til internettet
Som den nye undersøgelse bemærker, er brændstofsinden, der udgør den kosmiske webs filamenter, så svage, at de næppe kan skelnes fra den tomme himmel. Så hvordan lykkedes det forskerne at lokke disse træk ud af mørket? Ved at bruge galakserne på nettet "som kosmiske lommelygter", skrev Hamden.
Ved hjælp af et instrument kaldet Multi Unit Spectroscopic Explorer på European Southern Observatory's Very Large Telescope zoomede forskerne ind på en gammel klump af galakser beliggende i Aquarius-stjernebilledet, kendt for at være både ekstremt enorm og ekstremt gammel. Lys fra nyfødte stjerner og stof-makulerende sorte huller oplyste svagt bølgerne af brint, der hvirvler rundt i og mellem disse galakser, hvilket giver forskerne mulighed for at kortlægge en vag oversigt over den kosmiske webs filamenter der.
Observationerne afslørede to parallelle motorveje med brint, der forbinder de galaktiske prikker i løbet af millioner af lysår, brobygget af en tredje strøm af gas, der forbinder dem diagonalt som en kosmisk off-ramp. Troet på kosmologiske modeller så filamenterne af gas direkte ud til at føre de mest aktive stjernedannende galakser på nettet og pumpet brint direkte ind i hjemmene til nyfødte solskin og sultne sorte huller.
Denne undersøgelse giver det mest overbevisende bevis endnu på, at det kosmiske web eksisterer, ligesom modeller forudsiger, skrev Hamden. Undersøgelsen af strukturer, der er så svage og langt væk, har indlysende begrænsninger. For det første er det næsten umuligt at se, hvor kanterne på hver brintfilamentender en tom plads begynder, hvilket gør det muligt for forskellige forskere at definere filamenternes grænser forskelligt, hvilket potentielt resulterer i forskellige billeder af strukturer. Derudover kan jordbaserede teleskoper detektere filamenter fra kun de fjerneste, gamle galakse-klynger, der udsender nok lys til at afsløre, hvordan den kosmiske bane optrådte kort efter Big Bang.
Et rumbaseret UV-teleskop kunne åbne døren til at studere, hvordan nettet forbindes til yngre, svagere galakser, men det ville være vanskeligt og dyrt at installere et sådant instrument, skrev Hamden. I sidste ende sætter denne nye undersøgelse ikke stjernekikkerne på Jorden tættere på de gamle og mystiske verdener i hele universet - men det minder os dog om, at vi muligvis er mere forbundet med dem, end vi troede.
