Kaj leži med galaksijami?

Raziskovanje medgalaktičnega medija

Ta jata galaksij ima material med galaksijami. Vsaka barva razkriva nekaj o grozdih in materialu, ki je bil iz njih povlečen v medgalaktični prostor. NASA/CXC/SAO/van Weeren et al.; Optični: NASA/STScI; Radio: NRAO/AUI/NSF.

Ljudje pogosto mislijo, da je prostor 'prazen' ali 'vakuum', kar pomeni, da tam ni popolnoma ničesar. Izraz 'praznina prostora' se pogosto nanaša na to praznino. Vendar se izkaže, da je prostor med planeti dejansko zaseden z asteroidi in kometi ter vesoljskim prahom. Praznine med zvezdami v naši galaksiji so lahko zapolnjene z redkimi oblaki plina in drugih molekul. Kaj pa regije med galaksijami? Ali so prazne ali imajo v sebi 'stvari'?

Tudi odgovor, ki ga vsi pričakujejo, 'prazen vakuum', ne drži. Tako kot ima vesolje nekaj 'stvari' v sebi, jih ima tudi medgalaktični prostor. Pravzaprav se beseda 'praznina' zdaj običajno uporablja za velikanska področja, kjer NI galaksij, vendar očitno še vedno vsebujejo nekakšno snov.

Kaj leži med našo galaksijo in drugimi v vesolju, kot je Sombrero, prikazan tukaj v pogledu Hubblovega vesoljskega teleskopa?. NASA/STScI

Torej, kaj JE med galaksijami? V nekaterih primerih obstajajo oblaki vročega plina, ki se sproščajo med interakcijo in trčenjem galaksij. Ta material se s silo gravitacije 'iztrga' iz galaksij in dovolj pogosto trči z drugim materialom. To oddaja sevanje, imenovano rentgenski žarki ​in jih je mogoče zaznati z instrumenti, kot je rentgenski observatorij Chandra. Vendar med galaksijami ni vse vroče. Nekatere od njih so precej temne in jih je težko zaznati ter jih pogosto smatramo za hladne pline in prah.

Iskanje motne snovi med galaksijami

Zahvaljujoč slikam in podatkom, posnetim s specializiranim instrumentom, imenovanim Cosmic Web Imager na observatoriju Palomar na 200-palčnem teleskopu Hale, astronomi zdaj vedo, da je v ogromnih delih vesolja okoli galaksij veliko materiala. Imenujejo jo 'medla snov', ker ni svetla kot zvezde ali meglice, vendar ni tako temna, da je ne bi bilo mogoče zaznati. Cosmic Web Imager l (skupaj z drugimi instrumenti v vesolju) išče to snov v medgalaktičnem mediju (IGM) in prikazuje, kje je največ in kje je ni.

Opazovanje medgalaktičnega medija

Kako astronomi 'vidijo', kaj je tam zunaj? Območja med galaksijami so očitno temna, saj je tam zunaj malo ali nič zvezd, ki bi osvetlile temo. Zaradi tega je te regije težko preučevati v optični svetlobi (svetlobi, ki jo vidimo z očmi). Tako astronomi opazujejo svetlobo, ki teče skozi medgalaktične predele, in proučujejo, kako nanjo vpliva njeno potovanje.

Cosmic Web Imager je na primer posebej opremljen za opazovanje svetlobe, ki prihaja iz oddaljenih galaksij inkvazarjiko teče skozi ta medgalaktični medij. Ko ta svetloba potuje skozi, jo nekaj absorbirajo plini v IGM. Te absorpcije se v spektrih, ki jih ustvari Imager, prikažejo kot črne črte na 'paličnem grafu'. Astronomom povedo sestavo plinov 'tam zunaj'. Določeni plini absorbirajo določene valovne dolžine, tako da, če 'graf' prikazuje vrzeli na določenih mestih, potem jim to pove, kateri plini obstajajo tam zunaj, ki absorbirajo.

Zanimivo je, da pripovedujejo tudi zgodbo o razmerah v zgodnjem vesolju, o predmetih, ki so takrat obstajali, in o tem, kaj so počeli. Spektri lahko razkrijejo nastanek zvezd, pretok plinov iz enega območja v drugega, smrt zvezd, hitrost gibanja predmetov, njihove temperature in še veliko več. Imager 'fotografira' IGM in tudi oddaljene predmete na različnih valovnih dolžinah. Ne samo, da astronomom omogoča, da vidijo te predmete, ampak lahko uporabijo podatke, ki jih pridobijo, da izvedo o sestavi, masi in hitrosti oddaljenega predmeta.

Preiskovanje kozmičnega spleta

Astronome zanima kozmična 'mreža' materiala, ki teče med galaksijami in jatami. Sprašujejo, od kod prihaja, kam gre, kako toplo je in koliko ga je.

Iščejo predvsem vodik, saj je glavni element v vesolju in oddaja svetlobo na določeno ultravijolično valovna dolžina, imenovana Lyman-alfa. Zemljina atmosfera blokira svetlobo pri ultravijoličnih valovnih dolžinah, zato je Lyman-alfa najlažje opazovati iz vesolja. To pomeni, da je večina instrumentov, ki ga opazujejo, nad Zemljino atmosfero. So bodisi na balonih za visoke nadmorske višine bodisi na vesoljskih plovilih v orbiti. Toda svetloba iz zelo oddaljenega vesolja, ki potuje skozi IGM, ima valovne dolžine raztegnjene zaradi širjenja vesolja; to pomeni, da svetloba prihaja z 'rdečim zamikom', kar astronomom omogoča, da zaznajo prstni odtis signala Lyman-alfa v svetlobi, ki jo dobijo skozi Cosmic Web Imager in druge zemeljske instrumente.

Najbolj oddaljene galaksije pripovedujejo o razmerah v oddaljenem vesolju, zgodaj v kozmični zgodovini. NASA, ESA, R. Windhorst (Arizona State University) in H. Yan (Spitzer Science Center, Caltech)

Astronomi so se osredotočili na svetlobo predmetov, ki so bili aktivni daleč nazaj, ko je bila galaksija stara le 2 milijardi let. V kozmičnem smislu je to tako, kot bi gledali vesolje, ko je bilo še dojenček. Takrat so prve galaksije gorele od nastajanja zvezd. Nekatere galaksije so se šele začele oblikovati in trkale so med seboj, da bi ustvarile vedno večja zvezdna mesta. Izkaže se, da so številne 'blode' zunaj te proto-galaksije, ki se šele začenjajo vleči-skupaj. Izkazalo se je, da je vsaj eden, ki so ga preučevali astronomi, precej ogromen, trikrat večji od Galaksija Rimska cesta (ki ima sam premer okoli 100.000 svetlobnih let). Imager je preučeval tudi oddaljene kvazarje, kot je prikazan zgoraj, da bi sledil njihovemu okolju in dejavnostim. Kvazarji so zelo aktivni 'motorji' v srcu galaksij. Verjetno jih poganjajo črne luknje, ki požrejo pregret material, ki oddaja močno sevanje, ko se spiralno vrti v črno luknjo.

Uspeh podvajanja

Študija medgalaktičnih stvari se še naprej odvija podobno kot detektivski roman. Obstaja veliko namigov o tem, kaj je tam zunaj, nekaj zanesljivih dokazov, ki dokazujejo obstoj nekaterih plinov in prahu, in še veliko več dokazov, ki jih je treba zbrati. Instrumenti, kot je Cosmic Web Imager, uporabljajo to, kar vidijo, da odkrijejo dokaze o davnih dogodkih in predmetih v svetlobi, ki izvira iz najbolj oddaljenih stvari v vesolju. Naslednji korak je slediti tem dokazom, da ugotovimo, kaj točno je v IGM, in zaznamo še bolj oddaljene predmete, katerih svetloba ga bo osvetlila. To je pomemben del določanja dogajanja v zgodnjem vesolju, milijarde let preden sta naš planet in zvezda sploh obstajala.