Οι αστροφυσικοί ανακαλύπτουν μεγάλα, ακατανόητα νήματα αερίου μεταξύ γαλαξιών

Οπτική εικόνα του συστήματος Abell 3391/95 που τραβήχτηκε με DECam. Επικάλυψη της εικόνας eROSITA (πιο σκούρα = υψηλότερη πυκνότητα αερίου) και ραδιοφωνικές γραμμές (κίτρινο) του τηλεσκοπίου ASKAP. Πίστωση: Reiprich et al. , Αστρονομία και Αστροφυσική

Οφείλουμε την ύπαρξή μας σε μια μικρή απόκλιση. Ακριβώς περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ήταν η μεγάλη έκρηξη Εκδήλωση. Είναι η αρχή του χώρου και του χρόνου, αλλά είναι επίσης η αρχή όλης της ύλης που αποτελεί το σύμπαν μας σήμερα. Αν και αρχικά συγκεντρώθηκε σε ένα σημείο, επεκτάθηκε με άλματα – ένα τεράστιο νέφος αερίου στο οποίο η ύλη κατανέμεται σχεδόν ομοιόμορφα.

Σχεδόν, αλλά όχι αρκετά: Σε ορισμένα μέρη, το σύννεφο ήταν πιο πυκνό από άλλα. Μόνο για αυτόν τον λόγο υπάρχουν πλανήτες, αστέρια και γαλαξίες σήμερα. Αυτό συμβαίνει επειδή οι πυκνότερες περιοχές άσκησαν ελαφρώς υψηλότερες βαρυτικές δυνάμεις, τραβώντας αέριο από το περιβάλλον τους προς αυτές. Κατά συνέπεια, όλο και περισσότερες ουσίες συγκεντρώνονται σε αυτές τις περιοχές με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, η απόσταση μεταξύ τους έγινε κενή και πιο κενή. Κατά τη διάρκεια των καλών 13 δισεκατομμυρίων ετών, ένα είδος σπογγώδους δομής έχει εξελιχθεί: μεγάλες “τρύπες” χωρίς καμία σημασία, με περιοχές μεταξύ τους όπου χιλιάδες γαλαξίες συσσωρεύονται σε ένα μικρό χώρο, τα λεγόμενα γαλαξιακά σμήνη.

Σταθερή εικόνα από την προσομοίωση που δείχνει την κατανομή θερμού αερίου (αριστερά), σε σύγκριση με την εικόνα ακτίνων Χ eROSITA του συστήματος Abell 3391/95 (δεξιά). Πίστωση: Reiprich et al. , Αστρονομία και Αστροφυσική

Ένα λεπτό πλέγμα νημάτων αερίου

Εάν συνέβη με αυτόν τον τρόπο, τότε οι γαλαξίες και τα σμήνη θα πρέπει να παραμένουν συνδεδεμένα μεταξύ τους από τα υπολείμματα αυτού του αερίου, όπως τα λεπτά νήματα του ιστού της αράχνης. «Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, περισσότερο από το ήμισυ της βαρυονικής ύλης στο σύμπαν μας βρίσκεται σε αυτές τις χορδές – αυτό είναι το θέμα των αστεριών και των πλανητών, όπως και εμείς εμείς», εξηγεί ο καθηγητής Δρ Thomas Reprich του Ινστιτούτου Αστρονομίας του Argylander στο Πανεπιστήμιο της Βόννης. Ωστόσο, μέχρι στιγμής έχει ξεφύγει από τα μάτια μας: λόγω της τεράστιας επέκτασης των νημάτων, το υλικό σε αυτά είναι εξαιρετικά αραιό: περιέχει μόνο δέκα σωματίδια ανά κυβικό μέτρο, το οποίο είναι πολύ λιγότερο από το καλύτερο κενό που μπορούμε να δημιουργήσουμε στη Γη.

Ωστόσο, χρησιμοποιώντας ένα νέο όργανο μέτρησης, το διαστημικό τηλεσκόπιο eROSITA, ο Reiprich και οι συνεργάτες του έχουν πλέον κάνει το αέριο πλήρως ορατό για πρώτη φορά. «Η EROSITA διαθέτει ανιχνευτές που είναι πολύ ευαίσθητοι στον τύπο ακτινοβολίας ακτίνων Χ που εκπέμπεται από το αέριο σε ένα νήμα», εξηγεί ο Ribrich. “Έχει επίσης ένα μεγάλο οπτικό πεδίο – όπως ένας ευρυγώνιος φακός, καταγράφει ένα σχετικά μεγάλο τμήμα του ουρανού σε ένα μόνο μέγεθος σε πολύ υψηλή ανάλυση.” Αυτό επιτρέπει τη λήψη λεπτομερών εικόνων τεράστιων αντικειμένων, όπως χορδών, σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα.

Σε αυτήν την άποψη της εικόνας eROSITA (δεξιά, αριστερά και πάλι προσομοιωμένη για σύγκριση) είναι επίσης ορατές πολύ ξεθωριασμένες περιοχές του λεπτού αερίου. Πίστωση: αριστερά: Reiprich et al., Space Science Reviews, 177, 195; Δεξιά: Reiprich et al., Αστρονομία και Αστροφυσική

Επιβεβαιώστε την τυπική φόρμα

Στη μελέτη τους, οι ερευνητές εξέτασαν έναν αστεροειδή που ονομάζεται Abell 3391/95. Πρόκειται για ένα σύστημα τριών συστάδων γαλαξιών, περίπου 700 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Οι εικόνες eROSITA όχι μόνο δείχνουν τις πολλές μεμονωμένες ομάδες και γαλαξίες, αλλά και τα νημάτια αερίου που συνδέουν αυτές τις δομές. Ολόκληρο το νήμα έχει μήκος 50 εκατομμύρια έτη φωτός. Αλλά θα μπορούσε να είναι πιο ογκώδες: Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι οι εικόνες δείχνουν μόνο μια ενότητα.

“Συγκρίναμε τις παρατηρήσεις μας με τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων που αναδημιουργούν την εξέλιξη του σύμπαντος”, εξηγεί ο Ribrich. Οι εικόνες eROSITA είναι εντυπωσιακά παρόμοιες με τα γραφικά που δημιουργούνται από υπολογιστή. Αυτό δείχνει ότι το ευρέως αποδεκτό κανονιστικό μοντέλο για την εξέλιξη του σύμπαντος είναι σωστό. Το πιο σημαντικό, τα δεδομένα δείχνουν ότι το υλικό που λείπει μπορεί να είναι ήδη κρυμμένο στα νήματα.

Ο Reiprich είναι επίσης μέλος του Διεπιστημονικού Χώρου Έρευνας (TRA) “Δομικά στοιχεία της ύλης και θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις” στο Πανεπιστήμιο της Βόννης. Σε έξι διαφορετικούς ρυθμιστικούς φορείς, μελετητές από τις πιο διαφορετικές σχολές και επιστημονικούς κλάδους συγκεντρώνονται για να συνεργαστούν σε ερευνητικά θέματα σχετικά με το μέλλον στο Πανεπιστήμιο Αριστείας.

Αναφορά: «Το σύστημα γαλαξιακών συμπλεγμάτων Abell 3391/95. Διαγαλαξιακά ενδιάμεσα νήματα εκπομπών 15 Mpc, γέφυρα θερμού αερίου, συστάδες καθίζησης και (επαν) πλάσμα αίματος Εντοπίστηκε συνδυάζοντας δεδομένα SRG / eROSITA με δεδομένα ASKAP / EMU και DECam από τους TH Reiprich, A. Veronica, F. Pacaud, ME Ramos-Ceja, N. Ota, J. Sanders, M. Kara, T. Erben, et al. Εγκρίθηκε, Αστρονομία και Αστροφυσική.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202039590

Συμμετέχοντα ιδρύματα και χρηματοδότηση:

Σχεδόν 50 επιστήμονες από ιδρύματα σε Γερμανία, ΗΠΑ, Ελβετία, Χιλή, Αυστραλία, Ισπανία, Νότια Αφρική και Ιαπωνία συμμετείχαν στη μελέτη.

Το EROSITA αναπτύχθηκε με χρηματοδότηση από το Max Planck Society και το Γερμανικό Διαστημικό Κέντρο (DLR). Το τηλεσκόπιο εκτοξεύτηκε στο διάστημα πέρυσι με έναν ρωσό-γερμανικό δορυφόρο που δημιουργήθηκε με την υποστήριξη της ρωσικής διαστημικής υπηρεσίας Roscosmos. Αυτή η εργασία χρησιμοποίησε επίσης τη σκοτεινή κάμερα ενέργειας (DECam) στο τηλεσκόπιο 4 μέτρων Víctor M. Blanco στο Διαμερικανικό Παρατηρητήριο Cerro Tololo, το πρόγραμμα NOSLab της NSF και το τηλεσκοπικό αυστραλιανό Pathfinder Array (ASKAP) που κατασκευάστηκε και λειτουργεί από το CSIRO (Οργανισμός) Επιστημονική και Βιομηχανική Έρευνα της Κοινοπολιτείας). Η τρέχουσα μελέτη χρηματοδοτήθηκε από διάφορους οργανισμούς χρηματοδότησης της έρευνας στις συμμετέχουσες χώρες.