เว็บคอสมิคเข้มแค่ไหน?

เอกภพเต็มไปด้วยใยอันกว้างใหญ่และมองไม่เห็นเอ็นของมันทอผ่านอวกาศ แต่แม้จะมีการจัดระเบียบสิ่งที่เราเห็นในพื้นที่เว็บที่มืดนี้จะมองไม่เห็น นั่นเป็นเพราะมันประกอบด้วยสสารมืดซึ่งดึงแรงโน้มถ่วงออกมา แต่ไม่มีแสง

นั่นคือเว็บมองไม่เห็นจนถึงตอนนี้ เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้ให้แสงสว่างบางมุมที่มืดที่สุดของจักรวาล

ทอผ้าเว็บ

นานมาแล้วเอกภพร้อนกว่าเล็กกว่าและหนาแน่นกว่าตอนนี้ โดยเฉลี่ยแล้วมันก็น่าเบื่อกว่าเยอะ มีความหนาแน่นไม่แตกต่างกันมากในแต่ละสถานที่ แน่นอนว่าพื้นที่โดยรวมคับแคบมากขึ้น แต่ในจักรวาลเล็กไม่ว่าคุณจะไปที่ไหนสิ่งต่าง ๆ ก็เหมือนกันมาก

แต่มีความหนาแน่นแตกต่างกันเล็กน้อยแบบสุ่ม นักเก็ตเหล่านั้นมีแรงโน้มถ่วงมากกว่าบริเวณใกล้เคียงเล็กน้อยและมีแนวโน้มที่จะไหลเข้าหาพวกมัน ด้วยวิธีนี้พวกเขาเติบโตยิ่งใหญ่ขึ้นพวกเขาพัฒนาอิทธิพลแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นดึงสิ่งต่างๆเข้ามาทำให้พวกเขาใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ เป็นเวลาหลายพันล้านปี ในขณะที่นักเก็ตเติบโตช่องว่างระหว่างมันก็ถูกปล่อยออกมา

ตลอดระยะเวลาของจักรวาลคนรวยรวยขึ้นและคนจนก็ยากจนลง

ในที่สุดแผ่นหนาแน่นก็กลายเป็นดาวดวงแรกกาแลคซีและกระจุกดาวในขณะที่ช่องว่างระหว่างมันกลายเป็นช่องว่างของจักรวาลที่ยิ่งใหญ่

ตอนนี้ 13.8 พันล้านปีในโครงการก่อสร้างขนาดใหญ่นี้งานยังไม่เสร็จ สสารยังคงหลั่งไหลออกมาจากช่องว่างรวมกลุ่มกาแลคซีที่ไหลเข้าสู่กลุ่มหนาแน่นและหนาแน่น สิ่งที่เรามีในวันนี้คือเครือข่ายใยสสารที่ซับซ้อนและกว้างขวาง: เว็บจักรวาล

แสงสว่างในความมืด

สสารส่วนใหญ่ในจักรวาลของเรามืด มันไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์กับแสงหรือกับเรื่อง "ปกติ" ใด ๆ ที่เราเห็นว่าเป็นดาวและเมฆก๊าซและสิ่งที่น่าสนใจอื่น ๆ ด้วยเหตุนี้เว็บคอสมิคส่วนใหญ่จึงมองไม่เห็นเราอย่างสมบูรณ์ โชคดีที่สสารมืดนั้นยังลากเส้นไปตามปกติเพื่อร่วมสนุก

ในส่วนที่หนาแน่นที่สุดในเอกภพของเราซึ่งเสียงกระซิบโน้มถ่วงของสสารมืดมีอิทธิพลต่อสสารปกติมากพอที่จะรวมตัวกันเราจะเห็นแสงสว่าง: สสารปกติได้เปลี่ยนตัวเองเป็นดาว

เหมือนประภาคารบนชายทะเลที่ห่างไกลดวงดาวและกาแลกซี่บอกเราว่าสสารมืดที่ซ่อนอยู่นั้นสิงสู่อยู่ทำให้เราเห็นโครงร่างที่แท้จริงของโครงสร้างที่แท้จริงของเว็บจักรวาล

ด้วยมุมมองที่เอนเอียงนี้เราสามารถเห็นกลุ่มได้อย่างง่ายดาย พวกมันโผล่ออกมาเหมือนเมืองยักษ์ที่เห็นได้จากการบินตาแดง เรารู้แน่นอนว่ามีสสารมืดจำนวนมากในโครงสร้างเหล่านั้นเนื่องจากคุณต้องการอุ้มความโน้มถ่วงจำนวนมากเพื่อรวมตัวกันเป็นกาแลคซีหลายแห่ง

และตรงข้ามของสเปกตรัมเราสามารถมองเห็นช่องว่างได้อย่างง่ายดาย พวกเขาเป็นสถานที่ที่ทุกเรื่องไม่ได้เป็น เนื่องจากไม่มีกาแลคซีที่จะส่องสว่างพื้นที่เหล่านี้เรารู้ว่ามันว่างเปล่าและว่างเปล่าอย่างแท้จริง

แต่ความยิ่งใหญ่ของใยจักรวาลนั้นอยู่ในเส้นที่ละเอียดอ่อนของเส้นใย กาแล็กซีที่เรียวยาวเหล่านี้ยืดเยื้อมานานหลายล้านปีแสงทำหน้าที่เหมือนทางด่วนจักรวาลที่ยิ่งใหญ่ข้ามช่องว่างสีดำเชื่อมโยงกลุ่มเมืองที่สดใส

ผ่านเลนส์สลัว

เส้นใยเหล่านั้นในใยจักรวาลนั้นเป็นส่วนที่ยากที่สุดในการศึกษา พวกเขามีกาแลคซี แต่ไม่มาก และพวกเขามีความยาวและทิศทางทุกประเภท ในการเปรียบเทียบกลุ่มและช่องว่างเป็นของเด็กเล่นเรขาคณิต ดังนั้นแม้ว่าเราจะรู้ถึงการมีอยู่ของเส้นใยผ่านการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์มานานหลายทศวรรษ แต่เรามีช่วงเวลาที่ยากลำบากจริง ๆ แล้วคุณก็รู้ว่าได้เห็นพวกมัน

อย่างไรก็ตามเมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมนักดาราศาสตร์ได้ทำการพัฒนาแผนที่สำคัญในเว็บคอสมิคของเราและเผยแพร่ผลลัพธ์ของพวกเขาในวันที่ 29 มกราคมไปยังฐานข้อมูล arXiv นี่คือวิธีที่พวกเขาไปทำธุรกิจ:

อันดับแรกพวกเขานำแคตตาล็อกของกาแลคซีสีแดงที่ส่องสว่าง (LRGs) จากการสำรวจ Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) LRGs เป็นสัตว์ขนาดมหึมาของกาแลคซีและพวกมันมักจะนั่งอยู่ในใจกลางของสสารมืดที่หนาแน่นของสสารมืด และถ้า LRGs นั่งอยู่ในบริเวณที่หนาแน่นที่สุดเส้นที่เชื่อมต่อพวกมันควรจะทำจากเส้นใยที่ละเอียดอ่อนกว่า

แต่การจ้องมองที่ช่องว่างระหว่างสอง LRGs จะไม่เกิดประโยชน์ มีไม่มากมีสิ่ง ดังนั้นทีมจึงใช้ LRG หลายพันคู่จัดวางแนวใหม่และวางซ้อนกันเพื่อสร้างภาพคอมโพสิต

การใช้ภาพซ้อนนี้นักวิทยาศาสตร์นับกาแลคซีทั้งหมดที่พวกเขาสามารถมองเห็นได้รวมถึงการมีส่วนร่วมของแสงทั้งหมด สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถวัดได้ว่าสสารระหว่าง LRGs เป็นเรื่องปกติมากแค่ไหน จากนั้นนักวิจัยก็ดูที่กาแลคซีด้านหลังเส้นใยและโดยเฉพาะกับรูปร่างของพวกมัน

เมื่อแสงจากกาแลคซีพื้นหลังเจาะทะลุเส้นใยแรงโน้มถ่วงจากสสารมืดในเส้นใยเหล่านั้นค่อย ๆ สะกิดแสงค่อยๆขยับภาพกาแลคซีเหล่านั้นเล็กน้อย โดยการวัดปริมาณการขยับ (เรียกว่า "การเฉือน" โดยนักวิทยาศาสตร์) ทีมสามารถประมาณปริมาณสสารมืดในเส้นใย

การวัดนั้นเรียงตามการคาดการณ์เชิงทฤษฎี (อีกประเด็นหนึ่งสำหรับการมีอยู่ของสสารมืด) นักวิทยาศาสตร์ยังยืนยันว่าเส้นใยไม่ได้มืดสนิททั้งหมด สำหรับมวลดวงอาทิตย์ 351 ดวงในเส้นใยมีค่าแสง 1 ดวง

มันเป็นแผนที่หยาบคายของเส้นใย แต่มันเป็นครั้งแรกและมันแสดงให้เห็นอย่างแน่นอนว่าในขณะที่เว็บคอสมิคของเราส่วนใหญ่มืด แต่มันก็ไม่ได้ดำสนิท

Paul M. Sutter เป็นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ SUNY Stony Brook และสถาบัน Flatiron ผู้จัดรายการ Ask Spaceman และ Space Radio และผู้แต่งสถานที่ของคุณในจักรวาล