Co leży między galaktykami?

Ludzie często myślą o przestrzeni jako o „pustej” lub „próżni”, co oznacza, że ​​absolutnie nic tam nie ma. Termin „pustka przestrzeni” często odnosi się do tej pustki. Okazuje się jednak, że przestrzeń między planetami jest faktycznie zajęta przez asteroidy i komety oraz pył kosmiczny. Pustki między gwiazdami w naszej galaktyce mogą być wypełnione delikatnymi chmurami gazu i innych cząsteczek. A co z regionami między galaktykami? Czy są puste, czy mają w sobie „rzeczy”?

Odpowiedź, której wszyscy oczekują, „pusta próżnia”, również nie jest prawdziwa. Podobnie jak reszta przestrzeni zawiera w sobie pewne „rzeczy”, podobnie przestrzeń międzygalaktyczna. W rzeczywistości słowo „pustka” jest zwykle używane w odniesieniu do gigantycznych regionów, w których NIE istnieją galaktyki, ale najwyraźniej nadal zawierają pewną materię.

Czym więc jest między galaktykami? W niektórych przypadkach chmury gorącego gazu wydzielają się, gdy galaktyki oddziałują i zderzają się. Materiał ten zostaje „wyrwany” z galaktyk przez siłę grawitacji i często zderza się z innym materiałem. To się wydziela

Dzięki zdjęciom i danym wykonanym za pomocą specjalistycznego instrumentu o nazwie Cosmic Web Imager w Obserwatorium Palomar w 200-calowy teleskop Hale'a, astronomowie wiedzą teraz, że w rozległych przestrzeniach wokół jest dużo materiału galaktyki. Nazywają to „ciemną materią”, ponieważ nie jest jasna jak gwiazdy lub mgławice, ale nie jest tak ciemna, że ​​nie można jej wykryć. Cosmic Web Imager l (wraz z innymi instrumentami w przestrzeni kosmicznej) szuka tej materii w międzygalaktycznym medium (IGM) i na wykresach, gdzie jest najbardziej obfity, a gdzie nie.

Jak astronomowie „widzą”, co tam jest? Regiony między galaktykami są oczywiście ciemne, ponieważ istnieje niewiele lub nie ma tam wcale gwiazd, które mogłyby rozjaśnić ciemność. Utrudnia to badanie tych obszarów w świetle optycznym (świetle, które widzimy naszymi oczami). Astronomowie patrzą więc na światło, które przepływa przez zasięg międzygalaktyczny, i badają, w jaki sposób podróż na nie wpływa.

Na przykład Cosmic Web Imager jest specjalnie przystosowany do patrzenia na światło pochodzące z odległych galaktyk i kwazary gdy przepływa przez to międzygalaktyczne środowisko. Gdy to światło przepływa, niektóre z nich są absorbowane przez gazy w IGM. Absorpcje te pojawiają się jako czarne linie „wykresu słupkowego” w widmach wytwarzanych przez termowizor. Mówią astronomom o składzie gazów „tam”. Niektóre gazy pochłaniają określone długości fal, więc jeśli „wykres” pokazuje luki w niektórych miejscach, a następnie mówi im, jakie gazy istnieją tam, które robią absorbujący.

Co ciekawe, opowiadają także o warunkach panujących we wczesnym wszechświecie, o obiektach, które wówczas istniały i co robili. Widma mogą ujawnić powstawanie gwiazd, przepływ gazów z jednego regionu do drugiego, śmierć gwiazd, szybkość poruszania się obiektów, ich temperatury i wiele więcej. Termowizor „robi zdjęcia” IGM, a także odległym obiektom o różnych długościach fal. Nie tylko pozwala astronomom zobaczyć te obiekty, ale może wykorzystać uzyskane dane, aby dowiedzieć się o składzie, masie i prędkości odległego obiektu.

Astronomowie są zainteresowani kosmiczną „siecią” materiału, który przepływa między galaktykami i gromadami. Pytają, skąd się bierze, dokąd zmierza, jak jest ciepło i ile go jest.

Szukają głównie wodoru, ponieważ jest on głównym pierwiastkiem w kosmosie i emituje światło w określonym miejscu ultrafioletowy długość fali zwana Lyman-alfa. Atmosfera ziemska blokuje światło przy długości fal ultrafioletowych, więc Lyman-alfa można najłatwiej zaobserwować z kosmosu. Oznacza to, że większość obserwujących go instrumentów znajduje się nad ziemską atmosferą. Są na pokładzie balonów na dużej wysokości lub na orbitującym statku kosmicznym. Ale światło z bardzo odległego wszechświata, które przemierza IGM, ma długości fal rozciągnięte przez ekspansję wszechświata; oznacza to, że światło dociera „przesunięte na czerwono”, co pozwala astronomom wykryć odcisk palca Sygnał Lyman-alfa w świetle, które docierają przez Cosmic Web Imager i inne naziemne instrumenty.

Astronomowie skupili się na świetle z obiektów, które były aktywne już w czasach, gdy galaktyka miała zaledwie 2 miliardy lat. Z kosmicznego punktu widzenia, to tak, jakby patrzeć na wszechświat, gdy był niemowlęciem. W tym czasie pierwsze galaktyki płonęły formowaniem się gwiazd. Niektóre galaktyki dopiero zaczynały się formować, zderzając się ze sobą, tworząc coraz większe gwiezdne miasta. Okazuje się, że wiele „kropelek” to te właśnie galaktyki, które dopiero zaczynają się zbierać. Co najmniej jeden badany przez astronomów okazuje się być dość ogromny, trzy razy większy niż Galaktyka drogi mlecznej (który ma około 100 000 lat świetlnych średnicy). Termowizor badał również odległe kwazary, takie jak ten pokazany powyżej, aby śledzić ich otoczenie i działania. Kwazary są bardzo aktywnymi „silnikami” w sercach galaktyk. Prawdopodobnie są zasilane przez czarne dziury, które pochłaniają przegrzany materiał, który emituje silne promieniowanie, gdy krąży spiralnie do czarnej dziury.

Badanie rzeczy międzygalaktycznych rozwija się podobnie jak powieść kryminalna. Istnieje wiele wskazówek na temat tego, co tam jest, pewne konkretne dowody potwierdzające istnienie niektórych gazów i pyłów oraz wiele innych dowodów do zebrania. Instrumenty takie jak Cosmic Web Imager wykorzystują to, co widzą, aby odkryć dowody dawnych wydarzeń i obiektów w świetle płynącym z najodleglejszych rzeczy we wszechświecie. Następnym krokiem jest podążanie za tymi dowodami, aby dowiedzieć się dokładnie, co jest w IGM i wykryć jeszcze bardziej odległe obiekty, których światło je oświetli. To ważna część decydowania o tym, co wydarzyło się we wczesnym wszechświecie, miliardy lat przed naszą planetą i gwiazdą.