شگفت‌انگیزترین تصویری که تاکنون از شبکه کیهانی دیده‌ایم

«تار کیهانی» بزرگ‌ترین ساختار شناخته‌شده در جهان است که از شبکه‌ای عظیم از رشته‌های به‌هم‌پیوسته تشکیل شده و فضای خالی بین کهکشان‌ها را احاطه کرده است.

تیمی از ستاره‌شناسان صدها ساعت زمان رصدی را صرف کرده‌اند تا با بالاترین وضوح ممکن تصویری از یک رشته کیهانی منفرد ثبت کنند؛ رشته‌ای که کهکشان‌های در حال شکل‌گیری را به یکدیگر متصل می‌کند. این رشته چنان دور از ما قرار دارد که تصویری که از آن می‌بینیم، به زمانی برمی‌گردد که سن کیهان تنها ۲ میلیارد سال بوده است!

ماده تاریک تا حد زیادی برای ما نامرئی است و تنها از طریق تأثیرات آن بر دیگر پدیده‌ها قابل شناسایی است. این ماده حدود ۸۵٪ از جرم جهان را تشکیل می‌دهد و نقش کلیدی در شکل‌دهی ساختارهای بزرگ‌مقیاس کیهان ایفا می‌کند. ماده تاریک نه نور گسیل می‌کند، نه جذب می‌کند و نه بازتاب می‌دهد، و از همین رو به این نام شناخته می‌شود. با این حال، نیروی گرانشی آن کهکشان‌ها را کنار هم نگه می‌دارد و تار کیهانی را شکل می‌دهد—شبکه‌ای وسیع و درهم‌تنیده از رشته‌هایی که از ماده تاریک، گاز، و کهکشان‌ها تشکیل شده‌اند. دانشمندان برای درک ماهیت ماده تاریک و نقش آن در تکامل کیهان، تار کیهانی را از طریق شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای و روش‌های همگرایی گرانشی مورد مطالعه قرار داده‌اند.

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌هایی که ستاره‌شناسان در مطالعه تار کیهانی با آن روبه‌رو هستند، این است که گاز موجود در این ساختارها عمدتاً از طریق جذب نور اجرام دوردست شناسایی شده است. اما چنین مشاهداتی اطلاعات کافی درباره نحوه توزیع گاز در تار کیهانی به ما نمی‌دهند. از آنجایی که هیدروژن، رایج‌ترین عنصر در کیهان، تنها تابشی بسیار ضعیف دارد، تلاش‌های پیشین برای نقشه‌برداری از توزیع آن چندان موفقیت‌آمیز نبوده است.

در مقاله‌ای جدید که توسط گروهی از پژوهشگران به سرپرستی دانشمندان دانشگاه میلان-بیکوکا منتشر شده و شامل اعضایی از مؤسسه اخترفیزیک ماکس پلانک نیز بوده است، محققان از ابزار طیف‌نگار چندواحدی (MUSE) روی تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی استفاده کردند. این ابزار برای ثبت داده‌های سه‌بعدی از اجرام نجومی طراحی شده و قادر است تصاویر و داده‌های طیفی را در هزاران طول موج به‌طور هم‌زمان ثبت کند. حتی با وجود توانایی‌های MUSE، این گروه صدها ساعت داده‌برداری انجام دادند تا بتوانند جزئیات کافی از رشته‌های تار کیهانی را آشکار سازند.

این پژوهش توسط دانشجوی دکتری «داویده تورنوتی» از دانشگاه میلان-بیکوکا رهبری شده است. او و همکارانش با استفاده از ابزار MUSE، رشته‌ای به طول ۳ میلیون سال نوری را مورد بررسی قرار دادند؛ رشته‌ای که دو کهکشان را به یکدیگر متصل می‌کند، که هر یک دارای یک سیاه‌چاله ابرپرجرم در هسته خود هستند. آنها توانستند روشی نوین برای نقشه‌برداری از رشته‌های میان‌کهکشانی ارائه دهند که به درک بهتر شکل‌گیری کهکشان‌ها و تکامل کیهان کمک می‌کند.

پیش از آغاز جمع‌آوری داده‌ها، این گروه توانستند با استفاده از مدل‌های موجود کیهانی، شبیه‌سازی‌هایی از تابش این رشته‌ها انجام دهند. نتایج این شبیه‌سازی‌ها با مشاهدات واقعی به طرز شگفت‌انگیزی مطابقت داشت. این کشف می‌تواند به ما کمک کند تا دریابیم که چگونه کهکشان‌های درون تار کیهانی از گاز تغذیه می‌شوند. با این حال، تیم پژوهشی تأکید دارد که برای درک بهتر این پدیده، به داده‌های بیشتری نیاز است. هم‌اکنون، با تکرار این روش، ساختارهای بیشتری در حال کشف شدن هستند، با هدف نهایی نقشه‌برداری از نحوه توزیع گاز در سراسر تار کیهانی.