Tak wygląda szkielet Wszechświata. Kosmiczna sieć widoczna jak nigdy
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zaprezentował właśnie najdokładniejszą w historii mapę ukrytej sieci kosmicznej Wszechświata, sięgającą niemal początków czasu.
Astronomowie, korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba NASA, stworzyli najdokładniejszą mapę kosmicznej sieci, ogromnej struktury łączącej galaktyki w całym wszechświecie. Zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside prześledził historię tej rozległej sieci aż do czasów, gdy Wszechświat liczył zaledwie około miliarda lat.
Kosmiczna sieć to ogromna, szkieletowa struktura wszechświata. Składa się z włókien i warstw ciemnej materii i gazu, otaczających gigantyczne, przeważnie puste obszary przestrzeni, zwane pustkami. Razem struktury te tworzą wielkoskalową architekturę kosmosu, łącząc galaktyki i gromady galaktyk na ogromnych odległościach.
Odkrycia opublikowano w czasopiśmie The Astrophysical Journal. Naukowcy wykorzystali dane z COSMOS-Web, największego jak dotąd przeglądu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, aby zbadać, jak galaktyki układały się w kosmicznej sieci na przestrzeni 13,7 mld lat historii kosmosu.
Największy przegląd nieba
Przełom w najnowszych badaniach był możliwy dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba. JWST obserwuje Wszechświat głównie w podczerwieni, dzięki czemu potrafi dostrzegać bardzo odległe i słabe galaktyki. Światło tych obiektów wyruszyło w drogę miliardy lat temu, a przez rozszerzanie się Wszechświata zostało przesunięte właśnie ku podczerwieni.
To dlatego Webb tak dobrze nadaje się do badania wczesnego kosmosu. Patrząc daleko, astronomowie patrzą jednocześnie w przeszłość. Galaktyka znajdująca się miliardy lat świetlnych od Ziemi widziana jest nie taką, jaka jest dziś, lecz taką, jaka była wtedy, gdy wysłała światło, które dopiero teraz dotarło do teleskopu.
Wcześniejsze obserwacje, prowadzone m.in. przez Teleskop Hubble’a, również pozwalały badać odległy Wszechświat, ale nie z taką głębią i rozdzielczością. Według badaczy z UCR dane z Webba pozwoliły rozdzielić struktury, które wcześniej zlewały się w jedną całość. To, co na starszych mapach wyglądało jak pojedyncze zagęszczenie, teraz można rozłożyć na wiele mniejszych elementów.
Nowa mapa powstała w ramach projektu COSMOS-Web. To największy jak dotąd program obserwacyjny typu General Observer realizowany z użyciem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Tego typu programy pozwalają zespołom naukowym ubiegać się o czas obserwacyjny teleskopu i prowadzić własne badania.
COSMOS-Web objął ciągły fragment nieba o rozmiarze porównywalnym z trzema tarczami Księżyca w pełni. Z punktu widzenia zwykłego obserwatora to niewielki wycinek nieba, ale dla astronomów jest to ogromny obszar, jeśli mówimy o tak głębokich i szczegółowych obserwacjach. Teleskop Webba zajrzał w nim bardzo daleko, rejestrując galaktyki z różnych epok historii kosmicznej.
W efekcie naukowcy mogli nie tylko zobaczyć, gdzie znajdują się galaktyki, lecz także przypisać je do odpowiednich warstw czasu. To kluczowe, bo kosmiczna sieć nie jest nieruchomą konstrukcją. Zmieniała się przez miliardy lat, a galaktyki powstawały, rosły, zderzały się i przemieszczały w obrębie coraz większych struktur
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba całkowicie zmienił nasze spojrzenie na wszechświat, a COSMOS-Web został zaprojektowany od samego początku, aby dać nam szeroki i głęboki obraz, którego potrzebujemy, aby zobaczyć kosmiczną sieć. Po raz pierwszy możemy badać ewolucję galaktyk w gromadach i strukturach włóknistych na przestrzeni czasu kosmicznego, od miliarda lat, które upłynęły od powstania wszechświata, aż po pobliski wszechświat – powiedział Hossein Hatamnia, główny autor badania.
Bliski Wszechświat odnosi się do obszaru oddalonego o około miliard lat świetlnych od Ziemi. Rok świetlny, czyli około 9,46 bln km to odległość, jaką światło pokonuje w ciągu jednego roku.
Kosmiczna sieć ujawniona w większych szczegółach
Bahram Mobasher, wybitny profesor fizyki i astronomii na UCR i doradca Hatamnii, powiedział, że nowa mapa oparta na danych z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba ujawnia znacznie więcej informacji niż wcześniejsze obserwacje tego samego obszaru wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Według Mobashera, bezpośrednie porównania pokazują, że wcześniejsze dane zacierały struktury, które teraz można wyraźnie rozróżnić.
Skok w głębi i rozdzielczości jest naprawdę znaczący i teraz możemy zobaczyć kosmiczną sieć w czasach, gdy wszechświat miał zaledwie kilkaset milionów lat, w epoce, która była praktycznie niedostępna przed powstaniem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. To, co kiedyś wyglądało jak pojedyncza struktura, teraz rozkłada się na wiele, a szczegóły, które wcześniej były wygładzone, są teraz wyraźnie widoczne – powiedział Mobasher.
Hatamnia dodaje, że wyraźniejsza mapa jest efektem współdziałania dwóch głównych zalet Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.
Teleskop wykrywa znacznie więcej słabych galaktyk w tym samym fragmencie nieba, a odległości do tych galaktyk są mierzone znacznie dokładniej. Każdą galaktykę można zatem umieścić w odpowiednim wycinku czasu kosmicznego, co zwiększa rozdzielczość mapy - podkreśla naukowiec.
Więcej na Spider's Web:
Kosmiczna sieć prowadzi do ciemnej materii
Badanie kosmicznej sieci jest także jednym ze sposobów na zbliżenie się do zagadki ciemnej materii. To niewidzialna forma materii, która nie świeci i nie pochłania światła w zwykły sposób, ale oddziałuje grawitacyjnie. Bez niej trudno byłoby wyjaśnić, dlaczego galaktyki i gromady galaktyk zachowują się tak, jak obserwujemy.
Według współczesnych modeli to właśnie ciemna materia jako pierwsza zaczęła tworzyć wielkoskalowe zagęszczenia po Wielkim Wybuchu. Zwykła materia, z której powstają gwiazdy, planety i ludzie, opadała później w te grawitacyjne doliny. W ten sposób kosmiczna sieć stała się szkieletem, na którym narastały widzialne struktury Wszechświata.
Nowa mapa nie pokazuje ciemnej materii bezpośrednio, ale pozwala badać jej ślady. Rozmieszczenie galaktyk ujawnia, gdzie musiały znajdować się największe zagęszczenia masy. Im dokładniej astronomowie potrafią to odtworzyć, tym lepiej mogą sprawdzać, jak ciemna materia wpływała na ewolucję kosmosu. Zespół badawczy udostępnił publicznie mapy struktur.
Dane wykorzystane do stworzenia mapy, katalog 164 000 galaktyk i ich gęstości kosmicznej oraz film pokazujący kosmiczną sieć rozwijającą się na przestrzeni miliardów lat, zostały udostępnione opinii publicznej – mówi Mobasher.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba często pojawia się w mediach przy okazji spektakularnych zdjęć mgławic, galaktyk czy planet. Jednak jego największe znaczenie polega na czymś głębszym. Webb pozwala astronomom zadawać pytania, których wcześniej nie dało się sensownie sprawdzić obserwacyjnie.
Nowa mapa kosmicznej sieci jest tego dobrym przykładem. Nie chodzi tylko o ładniejszy obraz odległego Wszechświata. Chodzi o możliwość prześledzenia, jak galaktyki układały się w największe struktury kosmosu od bardzo wczesnych czasów aż po stosunkowo bliską nam epokę.
