Universet er gjennomsyret av et stort, usynlig nettverk, hvor kvistene veves gjennom verdensrommet. Men til tross for at vi organiserer saken vi ser i verdensrommet, er dette mørke nettet usynlig. Det er fordi den er sammensatt av mørk materie, som utøver et gravitasjonstrekk, men ikke avgir lys.
Det vil si at nettet var usynlig til nå. For første gang har forskere belyst noen av universets mørkeste hjørner.
Veving av nettet
For lenge siden var universet varmere, mindre og tettere enn det er nå. Det var også i gjennomsnitt mye kjedeligere. Det var ikke mye variasjon i tetthet fra sted til sted. Jada, verdensrommet var mye mer trangt, men i det unge universet, uansett hvor du gikk, var ting stort sett det samme.
Men det var små tilfeldige forskjeller i tetthet. Disse nuggets hadde litt mer gravitasjonstrekk enn sitt omliggende nabolag, og derfor hadde stoff en tendens til å strømme inn i dem. Når de vokste seg større på denne måten, utviklet de en enda sterkere gravitasjonspåvirkning, og trakk mer materie inn, noe som fikk dem til å bli større, og så videre og så videre i milliarder av år. Samtidig som nuggets vokste, tømmes mellomrommene mellom dem.
I løpet av den kosmiske tiden ble de rike rikere og de fattige ble fattige.
Etter hvert vokste de tette flekkene til å bli de første stjernene, galakser og klynger, mens mellomrommene mellom dem ble de store kosmiske hulrommene.
Nå, 13,8 milliarder år i dette enorme byggeprosjektet, er jobben ikke helt ferdig. Materie strømmer fremdeles ut av tomrommene, og blir med i grupper av galakser som strømmer inn i tette, rike klynger. Det vi har i dag, er et enormt, sammensatt nettverk av filament av materie: den kosmiske nettet.
Et lys i mørket
Det store flertallet av materien i universet vårt er mørkt; det samhandler ikke med lys eller med noe av den "normale" saken som vi ser som stjerner og gassskyer og andre interessante ting. Som et resultat er mye av det kosmiske nettet helt usynlig for oss. Heldigvis, der den mørke saken samler seg, drar den også med seg litt vanlig sak for å være med på moroa.
I de tetteste lommene i universet vårt, der tyngdekviskene av mørk materie har påvirket nok regelmessig materie til å samles, ser vi lys: Den vanlige materien har konvertert seg til stjerner.
Som et fyrtårn på en fjern, svart kyst, forteller stjerner og galakser oss hvor den skjulte mørke materien lurer, noe som gir oss en spøkelsesaktig omriss av den kosmiske nettets sanne struktur.
Med dette partiske synet kan vi lett se klyngene. De popper ut som gigantiske byer sett fra en røde øyne-flukt. Vi vet med sikkerhet at det er en enorm mengde mørk materie i disse strukturene, siden du trenger mye gravitasjonsmoment for å samle sammen mange galakser.
Og i motsatt ende av spekteret kan vi lett se hulrommene; de er stedene der alt ikke er noe. Fordi det ikke er noen galakser som kan belyse disse rommene, vet vi at de stort sett er tomme.
Men storheten i det kosmiske nettet ligger i de sarte linjene i filamentene selv. Disse tynne galaksene som strekker seg i millioner av lysår, fungerer som store kosmiske motorveier som krysser svarte tomrom, og forbinder lyse byklynger.
Gjennom en svak linse
Disse trådene i den kosmiske nettet er den vanskeligste delen av nettet å studere. De har noen galakser, men ikke mye. Og de har alle slags lengder og orienteringer; til sammenligning er klyngene og hulrommene geometrisk barns lek. Så selv om vi har visst om eksistensen av filamenter, gjennom datasimuleringer, i flere tiår, har vi hatt en vanskelig tid faktisk, vet du, å se dem.
Nylig gjorde imidlertid et team av astronomer et stort fremskritt med å kartlegge det kosmiske nettet og publiserte resultatene 29. januar til arXiv-databasen. Slik gikk de i virksomheten:
Først tok de en katalog med såkalte lysende røde galakser (LRG) fra Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) undersøkelse. LRG-er er enorme galaksdyr, og de har en tendens til å sitte i sentrum av tette klatter av mørk materie. Og hvis LRG-ene sitter i de tetteste regionene, bør linjer som forbinder dem være laget av de mer delikate filamentene.
Men å stirre på rommet mellom to LRG-er vil ikke være produktivt; det er ikke mye ting der. Så teamet tok tusenvis av LRG-par, tilpasset dem og stablet dem oppå hverandre for å lage et sammensatt bilde.
Ved å bruke dette stablede bildet, telte forskerne alle galakser som de kunne se, og tilføyde det totale lysbidraget deres. Dette tillot forskere å måle hvor mye normal materie som utgjorde glødetrådene mellom LRG-ene. Deretter så forskerne på galaksene bak glødetrådene, og spesifikt på deres former.
Når lys fra de bakgrunnsgalakser stakk gjennom de mellomliggende filamenter, tyngdekraften fra den mørke materien i disse glødetrådene forsiktig dyttet lyset, noe som aldri så lett forskjøvet bildene av disse galaksene. Ved å måle forskyvningsmengden (kalt "skjær" av forskerne) kunne teamet estimere mengden mørk materie i glødetrådene.
Dette målet måles opp med teoretiske forutsigelser (et annet poeng for eksistensen av mørk materie). Forskerne bekreftet også at glødetrådene ikke var helt mørke. For hver 351 sols masse i filamentene var det 1 sols verdi for lysutbyttet.
Det er et rått kart over glødetrådene, men det er det første, og det viser definitivt at selv om det kosmiske nettet vårt stort sett er mørkt, er det ikke helt svart.
Paul M. Sutter er astrofysiker ved SUNY Stony Brook og Flatiron Institute, vert for Ask a Spaceman and Space Radio, og forfatter av Your Place in the Universe.
