Ce se află între galaxii?

Oamenii consideră adesea spațiul ca „gol” sau „vid”, ceea ce înseamnă că nu există absolut nimic acolo. Termenul „gol al spațiului” se referă adesea la gol. Cu toate acestea, se dovedește că spațiul dintre planete este de fapt ocupat cu asteroizi și comete și praf spațial. Golurile dintre stele din galaxia noastră pot fi umplute cu nori tenui de gaz și alte molecule. Dar ce zici de regiunile dintre galaxii? Sunt goale sau au „lucruri” în ele?

Răspunsul la care se așteaptă toată lumea, „un vid gol”, nici nu este adevărat. La fel cum restul spațiului are niște „chestii” în el, la fel și spațiul intergalactic. De fapt, cuvântul „vid” este acum utilizat în mod normal pentru regiunile gigant unde nu există galaxii, dar aparent conțin încă un fel de materie.

Ce se află între galaxia noastră și altele din univers, cum ar fi Sombrero, prezentate aici într-o vedere a telescopului spațial Hubble ?. NASA / STScI

Deci, ce este între galaxii? În unele cazuri, există nori de gaz fierbinte eliberat pe măsură ce galaxiile interacționează și se ciocnesc. Acest material este „smuls” de galaxii de forța gravitației și, de cele mai multe ori, este suficient de ciocnit cu alt material. Aceasta emite radiații numite raze X și poate fi detectată cu instrumente precum Observatorul de raze X Chandra. Dar, nu totul dintre galaxii este fierbinte. O parte din acestea este destul de slabă și dificil de detectat și este adesea gândită ca gaze reci și praf.

Găsirea materiei slabe între galaxii

Datorită imaginilor și datelor preluate cu un instrument specializat numit Cosmic Web Imager la Palomar Observatory pe telescopul Hale de 200 de inci, astronomi știu acum că există o mulțime de materiale în întinderile vaste ale spațiului din jurul galaxiilor. Ei o numesc „materie slabă”, deoarece nu este strălucitoare ca stelele sau nebuloasele, dar nu este atât de întunecată încât nu poate fi detectată. Cosmic Web Imager l (împreună cu alte instrumente din spațiu) caută această materie în mediul intergalactic (IGM) și graficele unde este cel mai abundent și unde nu este.

Observând Mediul Intergalactic 

Cum astronomii „văd” ce se află acolo? Regiunile dintre galaxii sunt întunecate, evident, deoarece există puține sau nicio stea acolo pentru a lumina întunericul. Acest lucru face ca acele regiuni să fie dificil de studiat în lumina optică (lumina pe care o vedem cu ochii noștri). Așadar, astronomii privesc lumina care curge prin intergalactica atinge și studiază cum este afectată călătoria sa.

Cosmic Web Imager, de exemplu, este echipat special pentru a privi lumina provenită de la galaxii îndepărtate și de la quasars, în timp ce curge prin acest mediu intergalactic. Pe măsură ce lumina străbate, o parte din ea este absorbită de gazele din IGM. Aceste absorbții apar ca linii negre „grafice cu bare” în spectrele pe care le produce Imagina. Ei spun astronomilor machiajul gazelor „acolo”. Anumite gaze absorb anumite lungimi de undă, deci dacă „graficul” prezintă goluri în anumite locuri, atunci aceasta le spune ce gaze există acolo care fac absorbția.

Interesant, ei spun și o poveste despre condițiile din universul timpuriu, despre obiectele care existau atunci și ce făceau. Spectrele pot dezvălui formarea stelelor, fluxul de gaze dintr-o regiune în alta, moartea stelelor, cât de repede se mișcă obiectele, temperaturile lor și multe altele. Imagistrul „face poze” cu IGM, precum și cu obiecte îndepărtate, la multe lungimi de undă diferite. Nu numai că îi lasă pe astronomi să vadă aceste obiecte, dar pot folosi datele pe care le obțin pentru a afla despre compoziția, masa și viteza unui obiect îndepărtat..

Probarea Web Cosmic

Astronomii sunt interesați de „pânza” cosmică a materialului care curge între galaxii și ciorchini. Se întreabă de unde vine, de unde se îndreaptă, cât de cald este și cât de mult există.

Ele caută în principal hidrogenul, deoarece este elementul principal în spațiu și emite lumină la o lungime de undă ultravioletă specifică numită Lyman-alfa. Atmosfera Pământului blochează lumina la lungimi de undă ultraviolete, astfel încât Lyman-alfa este cel mai ușor observat din spațiu. Asta înseamnă că majoritatea instrumentelor care îl observă sunt deasupra atmosferei Pământului. Sunt fie la bordul baloanelor de mare altitudine, fie la nave spațiale orbitante. Dar, lumina din universul foarte îndepărtat care călătorește prin IGM are lungimile de undă întinse de expansiunea universului; adică lumina ajunge „red-shifted”, ceea ce le permite astronomilor să detecteze amprenta semnalului Lyman-alpha în lumina pe care o obțin prin Cosmic Web Imager și alte instrumente bazate pe sol.

Cele mai îndepărtate galaxii povestesc despre condițiile din universul îndepărtat, încă din istoria cosmică. NASA, ESA, R. Windhorst (Arizona State University) și H. Yan (Spitzer Science Center, Caltech)

Astronomii s-au concentrat asupra luminii din obiecte care erau active înapoi când galaxia avea doar 2 miliarde de ani. În termeni cosmici, este ca și cum ai privi universul când era copil. În acea perioadă, primele galaxii au fost formate din stele. Unele galaxii tocmai începeau să se formeze, ciocnindu-se între ele pentru a crea orașe stelare din ce în ce mai mari. Multe „blob” de acolo se dovedesc a fi aceste proto-galaxii care încep doar să tragă singure. Cel puțin unul pe care astronomii l-au studiat se dovedește a fi destul de uriaș, de trei ori mai mare decât galaxia Calea Lactee (care în sine are aproximativ 100.000 de ani lumină în diametru). Imaginarul a studiat, de asemenea, quasarele îndepărtate, precum cel arătat mai sus, pentru a urmări mediile și activitățile lor. Quasarii sunt „motoare” foarte active în inimile galaxiilor. Probabil sunt alimentate de găuri negre, care măgulesc materialul supraîncălzit care degajă radiații puternice, în timp ce se rotește în gaura neagră. 

Duplicarea succesului

Studiul lucrurilor intergalactice continuă să se desfășoare la fel ca un roman detectiv. Există o mulțime de indicii cu privire la ceea ce există, unele dovezi precise care dovedesc existența unor gaze și praf și multe alte dovezi de adunat. Instrumente precum Cosmic Web Imager folosesc ceea ce văd pentru a descoperi dovezi ale unor evenimente și obiecte de demult în lumina care curge din cele mai îndepărtate lucruri din univers. Următorul pas este să urmăriți acele dovezi pentru a descoperi exact ce este în IGM și a detecta obiecte chiar mai îndepărtate a căror lumină o va lumina. Aceasta este o parte importantă pentru a determina ce s-a întâmplat în universul timpuriu, cu miliarde de ani înainte de existența planetei și stelelor noastre.