Čo leží medzi galaxiami?

Skúmanie medzigalaktického média

Táto kopa galaxií má materiál medzi galaxiami. Každá farba prezrádza niečo o zhlukoch a materiáli, ktorý bol z nich vytiahnutý do medzigalaktického priestoru. NASA/CXC/SAO/van Weeren a kol.; Optické: NASA/STScI; Rádio: NRAO/AUI/NSF.

Ľudia si často myslia, že priestor je „prázdny“ alebo „vákuum“, čo znamená, že tam nie je absolútne nič. Pojem „prázdno priestoru“ často odkazuje na túto prázdnotu. Ukazuje sa však, že priestor medzi planétami je v skutočnosti obsadený asteroidmi a kométami a vesmírnym prachom. Prázdne miesta medzi hviezdami v našej galaxii môžu byť vyplnené jemnými oblakmi plynu a iných molekúl. Ale čo oblasti medzi galaxiami? Sú prázdne, alebo majú v sebe „veci“?

Odpoveď, ktorú každý očakáva, „prázdne vákuum“, tiež nie je pravdivá. Rovnako ako zvyšok priestoru má v sebe nejaké „veci“, tak aj medzigalaktický priestor. V skutočnosti sa slovo „prázdno“ bežne používa pre obrovské oblasti, kde neexistujú ŽIADNE galaxie, ale zjavne stále obsahujú nejaký druh hmoty.

Čo leží medzi našou galaxiou a ostatnými vo vesmíre, ako je napríklad Sombrero, ktoré je tu zobrazené v zobrazení Hubbleovho vesmírneho teleskopu?. NASA/STScI

Takže, čo je medzi galaxiami? V niektorých prípadoch sa pri interakcii a zrážke galaxií uvoľňujú oblaky horúceho plynu. Tento materiál je „odtrhnutý“ z galaxií silou gravitácie a dosť často sa zrazí s iným materiálom. To dáva žiarenie nazývané röntgenové lúče a môžu byť detekované takými prístrojmi, ako je Chandra X-Ray Observatory. Ale nie všetko medzi galaxiami je horúce. Niektoré z nich sú dosť slabé a ťažko zistiteľné a často sa považujú za studené plyny a prach.

Hľadanie matnej hmoty medzi galaxiami

Vďaka obrázkom a údajom nasnímaným pomocou špecializovaného prístroja nazývaného Cosmic Web Imager na observatóriu Palomar na 200-palcovom ďalekohľade Hale astronómovia teraz vedia, že v rozsiahlych oblastiach vesmíru okolo galaxií je veľa materiálu. Nazývajú to „tmavá hmota“, pretože nie je jasná ako hviezdy alebo hmloviny, ale nie je taká tmavá, aby ju nebolo možné zistiť. Cosmic Web Imager l (spolu s ďalšími prístrojmi vo vesmíre) hľadá túto hmotu v intergalaktickom médiu (IGM) a mapuje, kde je najhojnejšia a kde nie.

Pozorovanie medzigalaktického média

Ako astronómovia „vidia“ to, čo je tam vonku? Oblasti medzi galaxiami sú samozrejme tmavé, pretože vonku je málo alebo žiadne hviezdy, ktoré by rozžiarili tmu. To sťažuje štúdium týchto oblastí v optickom svetle (svetlo, ktoré vidíme našimi očami). Astronómovia sa teda pozerajú na svetlo, ktoré prúdi cez medzigalaktické oblasti, a skúmajú, ako je ovplyvnené jeho výletom.

Napríklad Cosmic Web Imager je špeciálne vybavený na sledovanie svetla prichádzajúceho zo vzdialených galaxií akvasaryako prúdi cez toto medzigalaktické médium. Keď svetlo prechádza, časť z neho je absorbovaná plynmi v IGM. Tieto absorpcie sa prejavia ako „stĺpcový graf“ čierne čiary v spektrách, ktoré snímač vytvára. Astronómom hovoria o zložení plynov „tam vonku“. Určité plyny absorbujú určité vlnové dĺžky, takže ak „graf“ ukazuje medzery na určitých miestach, potom im to povie, aké plyny existujú tam, ktoré absorbujú.

Zaujímavé je, že rozprávajú aj príbeh o podmienkach v ranom vesmíre, o objektoch, ktoré vtedy existovali a čo robili. Spektrá môžu odhaliť tvorbu hviezd, prúdenie plynov z jednej oblasti do druhej, úmrtia hviezd, rýchlosť pohybu objektov, ich teploty a oveľa viac. Snímač „fotí“ IGM, ako aj vzdialené objekty, na mnohých rôznych vlnových dĺžkach. Nielenže umožňuje astronómom vidieť tieto objekty, ale môžu použiť získané údaje na zistenie zloženia, hmotnosti a rýchlosti vzdialeného objektu.

Sondovanie kozmickej siete

Astronómovia sa zaujímajú o kozmickú „pavučinu“ materiálu, ktorý prúdi medzi galaxiami a kopami. Pýtajú sa, odkiaľ to ide, kam to smeruje, aké je teplo a koľko je toho.

Hľadajú hlavne vodík, pretože je to hlavný prvok vo vesmíre a vyžaruje svetlo v určitom čase ultrafialové vlnová dĺžka nazývaná Lyman-alfa. Zemská atmosféra blokuje svetlo na ultrafialových vlnových dĺžkach, takže Lyman-alfa sa dá najľahšie pozorovať z vesmíru. To znamená, že väčšina prístrojov, ktoré ho pozorujú, je nad zemskou atmosférou. Sú buď na palube vysokohorských balónov alebo na obežnej dráhe kozmických lodí. Ale svetlo z veľmi vzdialeného vesmíru, ktoré prechádza cez IGM, má vlnové dĺžky natiahnuté expanziou vesmíru; to znamená, že svetlo prichádza s „červeným posunom“, čo astronómom umožňuje detekovať odtlačok prsta signálu Lyman-alfa vo svetle, ktoré dostáva cez Cosmic Web Imager a ďalšie pozemné prístroje.

Najvzdialenejšie galaxie hovoria o podmienkach vo vzdialenom vesmíre na začiatku kozmickej histórie. NASA, ESA, R. Windhorst (Arizonská štátna univerzita) a H. Yan (Spitzer Science Center, Caltech)

Astronómovia sa zamerali na svetlo z objektov, ktoré boli aktívne v čase, keď bola galaxia stará len 2 miliardy rokov. Z kozmického hľadiska je to ako pozerať sa na vesmír, keď bol ešte dieťa. V tom čase boli prvé galaxie v plameňoch s tvorbou hviezd. Niektoré galaxie sa práve začínali formovať a navzájom sa zrážali, aby vytvorili stále väčšie a väčšie hviezdne mestá. Ukázalo sa, že mnohé „bloby“ sú tieto protogalaxie, ktoré sa práve začínajú sťahovať. Aspoň jeden, ktorý astronómovia študovali, sa ukázal byť dosť obrovský, trikrát väčší ako ten Mliečna dráha (ktorá samotná má priemer asi 100 000 svetelných rokov). Imager tiež študoval vzdialené kvazary, ako je ten zobrazený vyššie, aby sledoval ich prostredie a aktivity. Kvazary sú veľmi aktívne „motory“ v srdciach galaxií. Pravdepodobne sú poháňané čiernymi dierami, ktoré pohlcujú prehriaty materiál, ktorý vyžaruje silné žiarenie, keď sa špirálovito dostane do čiernej diery.

Duplikovanie úspechu

Štúdium medzigalaktických vecí sa naďalej rozvíja podobne ako detektívny román. Existuje veľa indícií o tom, čo je tam vonku, niektoré jasné dôkazy, ktoré dokazujú existenciu nejakých plynov a prachu, a mnoho ďalších dôkazov, ktoré treba zhromaždiť. Prístroje ako Cosmic Web Imager používajú to, čo vidia, na odhaľovanie dôkazov o dávnych udalostiach a objektoch vo svetle prúdiacom z najvzdialenejších vecí vo vesmíre. Ďalším krokom je sledovať tieto dôkazy, aby ste presne zistili, čo je v IGM a odhalili ešte vzdialenejšie objekty, ktorých svetlo ho osvetlí. To je dôležitá súčasť určovania toho, čo sa stalo v ranom vesmíre, miliardy rokov predtým, ako naša planéta a hviezda vôbec existovali.