Sikerült megörökíteni a kozmikus pókháló halvány anyagát

879

Az Univerzumnak mindössze 4%-át alkotja látható anyag, de 3% még ebből is alig megfigyelhető, “halvány anyag”. Ez a galaxisok közti teret kitöltő, nagyon híg hidrogéngáz, amelynek kiterjedését először sikerült megörökíteni a Cosmic Web Imagerrel.

Elméleti asztrofizikusok már 20-30 évvel ezelőtt megjósolták, hogy az Ősrobbanás során létrejött anyag nem tölti ki egyenletesen a teret, hanem szálakba és csatornákba rendeződik, és azokban egyik galaxistól a másikig áramolhat. Ez a kozmikus pókháló, a galaxisközi anyag, filamentumok bonyolult szövedékéből áll, amely behálózza a teret és az időt, az első galaxisok és csillagok születésétől fogva. Christopher Martin (Caltech, USA), a Cosmic Web Imager megalkotója “halvány anyagnak” nevezte el, hogy megkülönböztesse az Univerzumot kitöltő sötét és látható anyagtól is. Ugyan a galaxisközi anyag is hidrogénből és héliumból áll, de olyan ritka és diffúz, hogy szinte lehetetlen megfigyelni.

20140512_cwi_3
Egy kvazár fényén át: eddig csak így láthattuk a galaxisközi anyagot. Forrás: Ed Janssen, ESO.

A Cosmic Web Imager elkészültéig a galaxisközi anyagot csak az ég egy-egy pontján lehetett detektálni, ott, ahol egy távoli kvazár fénye megvilágította azt. A kvazár színképéből ki lehetett következtetni, hogy az adott irányban milyen messzeségben vannak nagyobb szálak, de hogy azok miket kötnek össze mivel, vagy hogy merre áramlanak, rejtély maradt.

A műszert Christopher Martin és a Caltech szakemberei készítették. “Már az egyetemen is a galaxisközi anyag foglalkoztatott,” mondta el. “Nem csak a normál anyag nagy részét adja, de belőle születnek és nőnek meg a galaxisok is”. Az Univerzum tömegének és energiájának nagy része a sötét energiába és a sötét anyagba van rejtve. Mindaz, amit láthatunk, csak 4%-ot tesz ki, de ennek is csak a negyede tömörül csillagokba és galaxisokba: a háromnegyedét a galaxisok közötti, híg gáz teszi ki.

20140512_cwi_1
Balra: három szál a Lyman-alfa folt körül. Jobbra: hasonló konfiguráció egy születő galaxishalmaz körül, egy nagy skálájú szimulációból. Forrás: Universe Today/Christopher Martin, Robert Hurt.

A galaxisközi anyagot először két fényes forrás körül próbálták lefényképezni, amelyek maguk is megvilágítják a körülöttük lévő gázt. Az egyik a QSO 1549+19 jelű kvazár volt, vagyis egy fiatal, nagyon aktív galaxis, amelynek a központi fekete lyukába még rengeteg anyag áramlik. Itt sikerült is egy egymillió fényév hosszú szálat detektálni. A szálban a kvazár felé áramlik az anyag, azaz még hizlalja az ott található galaxist. A másik célpont az SSA22 jelű objektum volt, utóbbi definíció szerint egy Lyman-alfa folt, vagyis egy olyan hely, ahol éppen egy galaxis vagy galaxishalmaz van kialakulóban. A folt esetében három befelé áramló szálat is találtak, amelyek egyértelműen hatással vannak annak mozgására is. “Alighanem egy hatalmas protogalaktikus korongot láthatunk. Közel háromszázezer fényév az átmérője, vagyis háromszor akkora, mint a Tejútrendszer”, mondta el Martin. A most megfigyelt szálak az Ősrobbanás után kétmilliárd évvel történt eseményeket rögzítik.

20140512_cwi_2
A kvazár és a többi előtérgalaxis képe látható fényben (sárga), illetve a kvazár körül áramló galaxisközi anyag a Cosmic Web Imagerrel (kék). Forrás: Christopher Martin, Robert Hurt.

A Cosmic Web Imager nem egy egyszerű kamera, hanem egy képalkotó spektrográf: egyszerre számos hullámhosszon készít felvételeket. Segítségével nem csak a galaxisközi anyag elhelyezkedését, de a tömegét és sebességét is meg lehet becsülni. A műszer a híres 5 méteres Hale-távcsövön kapott helyet. Normális esetben a földfelszínről nem látnánk a hidrogéngáz sugárzását, mert a legerősebb színképvonala, a Lyman-alfa vonal az ultraibolya tartományba esik. Azok a szálak azonban, amelyeket a Cosmic Web Imager megfigyelt, olyan távoliak, hogy a vöröseltolódás miatt bennük a látható fénybe csúszott el a hidrogén sugárzása. Az eredmények alapján Martin és munkatársai most egy érzékenyebb műszeren dolgoznak, amely az egyik tízméteres Keck-távcsőre kerülhet majd. “A kvazár és a folt körüli gáz különlegesen fényes. A célunk az, hogy végül a teljesen átlagos galaxisközi anyagot is láthassuk minden irányban. Ez sokkal nehezebb lesz.” – tette hozzá Martin.

Az eredményeket bemutató szakcikkek (1., 2.) az Astrophysical Journal szakfolyóiratban jelentek meg.

Forrás: phys.org, Universe Today

Hozzászólás

hozzászólás