Астрофизики составили карту скрытой Вселенной

Команда астрофизиков из Института астрономии общества Макса Планка совместно с коллегами из Европы и США, составила карту молодой Вселенной, скомбинировав данные, собранные обсерваторией Кека. Полученная схема охватывает космические структуры протяжённостью в несколько миллионов световых лет и описывает Вселенную такой, какой она была через три миллиарда лет после Большого взрыва.

Учёным известно, что материя во Вселенной представляет собой систему нитевидных структур, которые иногда именуются космической паутиной. Её пряди охватывают сотни миллионов световых лет и удерживаются вместе, предположительно, тёмной материей. Космические нити состоят из галактик и их скоплений, таких как, к примеру, наш родной Млечный Путь. Также они заполнены первородным водородом ― газом, который образовался почти сразу после Большого взрыва.

Ведущий автор исследования Ки-Ган Ли (Khee-Gan Lee) и его команда сосредоточились в своей работе на изучении спектральных линий поглощения, характерных для водорода. Исследование этих линий помогло учёным создать трёхмерную карту участка Вселенной, удалённого на 11 миллиардов световых лет от Земли.

Ли и его коллеги отмечают, что эта карта стала первой в истории, отображающей столь отдалённые космические структуры.


В масштабах Вселенной, чем дальше в пространство мы вглядываемся, тем более ранний период истории изучаем. Таким образом, карта демонстрирует ранние этапы формирования космической структуры, когда возраст Вселенной составлял лишь три миллиарда лет (напомним, что сегодня Вселенной около 13,8 миллиардов лет). Этот период известен астрономам как эпоха интенсивного формирования галактик, и потому особенно интересен, как предмет исследования.

Команда использовала блёклые фоновые галактики в качестве источника света, что позволило проследить за спектральными линиями поглощения, характерными для водорода. Основываясь на этом анализе, учёные смогли определить, какой газ расположен на каком расстоянии от Земли. Сочетание всех данных о водороде позволило составить карту, которая действительно выглядела как множество нитевидных структур.

Более того, отмечает Ли, пристальные наблюдения и подробный анализ помогли не только составить схему, но и определить возможные пути, по которым водород витал по молодой Вселенной, и где скапливался, инициируя формирование галактик, звёзд и планет.

Авторы исследования сообщают в пресс-релизе, что прежде такая работа не проводилась в силу того, что использование света блёклых галактик считалось невозможным. Тем не менее, предварительные расчёты вселили надежду, и команда Ли получила наблюдательные часы в обсерватории Кека.

"Сам процесс наблюдения был осложнён плохой погодой, и суммарно мы собирали данные на протяжении всего четырёх часов. Но качество этих данных оказалось достаточно высоким, чтобы раскрыть структуру молодой Вселенной", — рассказывает соавтор исследования Йозеф Хеннави (Joseph Hennawi), также из Института астрономии общества Макса Планка.

Основной сбор данных осуществлялся при помощи спектрографа LRIS, вмонтированного в телескоп "Кек-1". Зеркало этого телескопа имеет 10 метров в диаметре: оно позволяет увидеть свет галактик, которые более чем в 15 миллиардов раз тусклее самых слабых звезд, видимых невооруженным глазом.

"В основном, мы занимались тем, что измеряли затемнения в синем цвете, вызванные транзитом скоплений водорода перед этими тусклыми галактиками. И спектрограф LRIS нам очень помог в нашей работе", — говорит Ли.

Всего фоновых галактик было 24. Даже четырёхчасовые наблюдения привели к получению большого количества высококачественных данных, которые невероятно трудно было скомбинировать в единую базу. Составить саму трёхмерную карту структур молодой Вселенной позволила специальная компьютерная программа, алгоритм которой создали члены исследовательской группы из Калифорнийского университета в Беркли.

В дальнейшем полученная карта Вселенной может стать основным инструментом изучения процесса формирования первых галактик. Астрономы смогут сверять результаты своих наблюдений за далёкими звёздными системами с новой схемой и открывать новые особенности ранней истории пространства-времени.