Нить "космической паутины" Вселенной впервые сфотографировали

Наблюдения за одним из крупнейших скоплений галактик в созвездии Водолея помогли астрономам получить первые детальные фотографии нитей "космической паутины", которая соединяет все скопления материи в мироздании. Снимки опубликовал научный журнал Science. 

"В прошлом нам уже удавалось увидеть свечение, которое вырабатывали эти пузыри газа, расположенные за пределами галактик. На этот раз мы смогли полностью их рассмотреть и доказать, что они обладают огромной, почти "бесконечной" длиной", - отметил один из авторов исследования, астрофизик Хидеки Умехата из Исследовательского центра RIKEN в Сайтаме (Япония). 

Космологи предполагают, что по структуре Вселенная похожа на бесконечную трехмерную паутину, чьи нити почти полностью состоят из крупных скоплений темной материи. В точках пересечения этих волокон находятся плотные комки видимой материи, в том числе отдельные галактики и группы "звездных мегаполисов".

Свойства и природу этой паутины астрономы изучают, наблюдая за далекими галактиками и колебаниями в яркости так называемого реликтового излучения, который представляет собой своеобразное "эхо" Большого взрыва. В нем сохранилась информация о том, как темная материя распределилась по Вселенной и сделала ее крайне неоднородной по составу и плотности.

Сами по себе нити "космической паутины", как отмечает Умехата и его коллеги, астрономы пока напрямую не видели. В первую очередь этому мешает то, что яркий свет галактик и их скоплений затмевает крайне слабое свечение ее нитей в инфракрасном диапазоне. Только в некоторых удачных случаях, когда внутри них возникал "зародыш" галактики, астрономы могли увидеть часть этого газа.

Эти скромные успехи не позволяли космологам понять, существует ли одна из самых больших проблем в современной науке - то, почему Вселенная предположительно содержит в себе в два раза меньше материи, чем предсказывает теория. Филаменты, нити "космической паутины", могут таить в себе эту "пропавшую" материю, что объяснило бы расхождения и спасло бы теорию от пересмотра.

Загадки космического "леса"

Умехата и его коллеги сделали большой шаг к ответу на этот вопрос. Они наблюдали за свечением, которое атомы водорода, обитающие внутри "космической паутины", вырабатывают при взаимодействии с так называемым лесом Лаймана, ультрафиолетовым фоновым излучением Вселенной.

Как правило, его яркость относительно низка, однако самые крупные и яркие галактики, которые существовали в первые эпохи жизни мироздания, вырабатывали очень много подобных частиц света. Соответственно, если нити "паутины" расположены неподалеку от таких галактик, то они будут достаточно ярко светиться в той части спектра, которая связана с "лесом" Лаймана.

Руководствуясь этой идеей, японские и европейские астрономы наблюдали за формирующимся скоплением галактик SSA22, свет от которого идет до Земли примерно 12 млрд лет. Благодаря столь большой дистанции, мы видим его в том состоянии, в котором оно существовало в первые 2 млрд лет жизни Вселенной.

Для поисков следов нитей "космической паутины" ученые использовали европейский телескоп VLT, одну из крупнейших наземных оптических обсерваторий, а также спектроскоп MUSE, который может очень эффективно "удалять" свечение самих галактик и других обитателей космоса из картинки.

Сопоставив снимки с VLT c фотографиями того же скопления галактик, которые получили другие обсерватории, ученые впервые смогли увидеть полноценные нити "космической паутины". Они действительно соединяют многие формирующиеся древние галактики и протянувшиеся на многие миллионы световых лет.

В целом их фотографии подтвердили текущие представления о том, как устроена Вселенная - галактики действительно находились в тех точках, где пересекались нити "паутины", что полностью соответствует предсказаниям современной космологии. Как надеются ученые, дальнейшие наблюдения за SSA22 помогут им вычислить массу газа в этих нитях и приступить к серьезным поискам "пропавшей" материи мироздания.