Исследователи получили прямое изображение «Космической паутины» в высоком разрешении
Материя в межгалактическом пространстве распределена в обширной сети взаимосвязанных нитевидных структур, которые в совокупности называются космической паутиной. Благодаря сотням часов наблюдений международная группа исследователей получила беспрецедентное изображение высокой четкости космической нити внутри этой паутины, соединяющей две активно формирующиеся галактики, датируемое временем, когда Вселенной было около 2 миллиардов лет.
Основой современной космологии является существование темной материи, которая составляет около 85% всей материи во Вселенной. Под действием гравитации темная материя образует сложную космическую сеть, состоящую из нитей, на пересечениях которых возникают самые яркие галактики. Эта космическая сеть действует как леса, на которых строятся все видимые структуры во Вселенной: внутри нитей потоки газа подпитывают звездообразование в галактиках. Прямые наблюдения за запасами топлива таких галактик продвинут наше понимание формирования и эволюции галактик.
Однако изучение газа в этой космической паутине невероятно сложно. Межгалактический газ был обнаружен в основном косвенно, через поглощение им света от ярких фоновых источников. Но наблюдаемые результаты не проливают свет на распределение этого газа.
Даже самый распространенный элемент, водород, испускает лишь слабое свечение, что делает практически невозможным для инструментов предыдущего поколения прямое наблюдение такого газа.
В новом исследовании международная группа ученых под руководством исследователей из Миланского университета Бикокка, включая ученых из Института астрофизики Макса Планка (MPA), получила беспрецедентное изображение высокой четкости космического волокна с помощью MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), инновационного спектрографа, установленного на Очень Большом Телескопе в Европейской Южной Обсерватории в Чили.
Даже с учетом передовых возможностей этого сложного прибора исследовательской группе пришлось провести одну из самых масштабных кампаний наблюдений MUSE в одном регионе неба, собирая данные в течение сотен часов, чтобы обнаружить нить с высокой степенью точности.
Исследование, проведенное под руководством Давиде Торнотти, аспиранта Миланского университета, использовало эти сверхчувствительные данные для получения самого четкого из когда-либо полученных изображений космической нити, охватывающей 3 миллиона световых лет и соединяющей две галактики, в каждой из которых находится активная сверхмассивная черная дыра.
Работа, недавно опубликованная в Nature Astronomy, открывает новые возможности для прямого ограничения свойств газа в межгалактических нитях и для уточнения нашего понимания формирования и эволюции галактик.
«Уловив слабый свет, излучаемый этой нитью, который добирался до Земли чуть менее 12 миллиардов лет, мы смогли точно охарактеризовать ее форму, — объясняет Давиде Торнотти. «Впервые мы смогли проследить границу между газом, находящимся в галактиках, и материалом, содержащимся в космической паутине, с помощью прямых измерений».
Исследователи воспользовались суперкомпьютерными симуляциями Вселенной, проводимыми в MPA, чтобы рассчитать прогнозы ожидаемой нитевидной эмиссии с учетом текущей космологической модели. «При сравнении с новым изображением космической паутины высокой четкости мы обнаружили существенное согласие между существующей теорией и наблюдениями», — добавляет Давиде Торнотти.
Это открытие и обнадеживающее согласие с суперкомпьютерным моделированием являются ключом к пониманию разреженной газовой среды вокруг галактик и открывают новые возможности для определения запасов топлива галактик.