Kas slypi tarp galaktikų?

Tarpgalaktinės terpės tyrinėjimas

Šis galaktikų spiečius turi medžiagos tarp galaktikų. Kiekviena spalva kažką atskleidžia apie spiečius ir medžiagą, kuri iš jų buvo ištraukta į tarpgalaktinę erdvę. NASA/CXC/SAO/van Weeren ir kt.; Optinis: NASA/STScI; Radijas: NRAO/AUI/NSF.

Žmonės dažnai mano, kad erdvė yra „tuščia“ arba „vakuumas“, o tai reiškia, kad ten visiškai nieko nėra. Sąvoka „erdvės tuštuma“ dažnai reiškia tą tuštumą. Tačiau paaiškėja, kad erdvė tarp planetų iš tikrųjų yra užimta asteroidų ir kometų bei kosminių dulkių. Tuštumos tarp žvaigždžių mūsų galaktikoje gali būti užpildytos silpnais dujų ir kitų molekulių debesimis. Bet kaip apie regionus tarp galaktikų? Ar jie tušti, ar juose yra „daiktų“?

Atsakymas, kurio visi tikisi, „tuščias vakuumas“, taip pat nėra teisingas. Kaip ir likusioje erdvėje yra tam tikrų „daiktų“, taip ir tarpgalaktinėje erdvėje. Tiesą sakant, žodis „tuščia“ dabar paprastai vartojamas milžiniškiems regionams, kuriuose nėra galaktikų, bet, matyt, vis dar yra tam tikros medžiagos.

Kas yra tarp mūsų galaktikos ir kitų visatoje esančių galaktikos, pavyzdžiui, Sombrero, parodyto Hablo kosminio teleskopo vaizde? NASA/STScI

Taigi, kas YRA tarp galaktikų? Kai kuriais atvejais galaktikų sąveikos ir susidūrimo metu išsiskiria karštų dujų debesys. Ši medžiaga yra „atplėšta“ nuo galaktikų veikiant gravitacijos jėgai ir pakankamai dažnai susiduria su kita medžiaga. Tai išduoda spinduliuotė, vadinama rentgeno spinduliais ir gali būti aptiktas tokiais instrumentais kaip Chandra rentgeno observatorija. Tačiau ne viskas tarp galaktikų yra karšta. Kai kurie iš jų yra gana blankūs ir sunkiai aptinkami, todėl dažnai laikomi šaltomis dujomis ir dulkėmis.

Neryškios medžiagos radimas tarp galaktikų

Dėl vaizdų ir duomenų, paimtų specialiu prietaisu, vadinamu Cosmic Web Imager Palomaro observatorijoje 200 colių Hale teleskopu, astronomai dabar žino, kad didžiuliuose erdvės ruožuose aplink galaktikas yra daug medžiagos. Jie tai vadina „blausia medžiaga“, nes ji nėra šviesi kaip žvaigždės ar ūkai, bet nėra tokia tamsi, kad jos nebūtų galima aptikti. „Cosmic Web Imager“ l (kartu su kitais kosmose esančiais instrumentais) ieško šios medžiagos tarpgalaktinėje terpėje (IGM) ir pateikia diagramas, kur jos gausiausia, o kur ne.

Tarpgalaktinės terpės stebėjimas

Kaip astronomai „mato“, kas ten yra? Akivaizdu, kad sritys tarp galaktikų yra tamsios, nes ten yra mažai žvaigždžių arba jų visai nėra, kad apšviestų tamsą. Dėl to šiuos regionus sunku ištirti optinėje šviesoje (šviesoje, kurią matome akimis). Taigi, astronomai žiūri į šviesą, sklindančią per tarpgalaktinius plotus, ir tiria, kaip ją paveikia jos kelionė.

Pavyzdžiui, „Cosmic Web Imager“ yra specialiai pritaikytas žiūrėti į šviesą, sklindančią iš tolimų galaktikų irkvazaraikaip ji teka per šią tarpgalaktinę terpę. Šiai šviesai sklindant pro ją dalį jos sugeria IGM dujos. Tos sugertys rodomos kaip „juodos diagramos“ linijos vaizdo įtaiso sukurtuose spektruose. Jie pasakoja astronomams dujų sudėtį „ten“. Tam tikros dujos sugeria tam tikrus bangos ilgius, taigi, jei „grafikas“ tam tikrose vietose rodo spragas, tai nurodo, kokios dujos ten yra, kurios sugeria.

Įdomu tai, kad jie taip pat pasakoja apie ankstyvosios visatos sąlygas, apie objektus, kurie tada egzistavo ir ką jie veikė. Spektrai gali atskleisti žvaigždžių susidarymą, dujų srautą iš vieno regiono į kitą, žvaigždžių mirtį, objektų judėjimo greitį, jų temperatūrą ir daug daugiau. Vaizdo įrenginys „fotografuoja“ IGM ir tolimus objektus įvairiais bangos ilgiais. Tai ne tik leidžia astronomams pamatyti šiuos objektus, bet ir panaudoti gautus duomenis, kad sužinotų apie tolimo objekto sudėtį, masę ir greitį.

Kosminio tinklo tyrinėjimas

Astronomai domisi kosminiu medžiagos „tinkliu“, tekančiu tarp galaktikų ir spiečių. Jie klausia, iš kur jis ateina, kur eina, kiek šilta ir kiek jo yra.

Jie daugiausia ieško vandenilio, nes jis yra pagrindinis erdvės elementas ir skleidžia šviesą tam tikroje vietoje ultravioletinis bangos ilgis vadinamas Lyman-alfa. Žemės atmosfera blokuoja šviesą ultravioletinių bangų ilgiais, todėl Laimano alfa šviesą lengviausia stebėti iš kosmoso. Tai reiškia, kad dauguma jį stebinčių prietaisų yra virš Žemės atmosferos. Jie yra didelio aukščio oro balionuose arba orbitoje skriejančiame erdvėlaivyje. Tačiau šviesa iš labai tolimosios visatos, kuri keliauja per IGM, turi savo bangos ilgius ištemptus dėl visatos plėtimosi; ty šviesa atkeliauja „raudonai pasislinkusi“, o tai leidžia astronomams aptikti Lyman-alfa signalo pirštų atspaudus šviesoje, kurią jie gauna per „Cosmic Web Imager“ ir kitus antžeminius instrumentus.

Tolimiausios galaktikos pasakoja apie sąlygas tolimoje visatoje, ankstyvoje kosminės istorijos pradžioje. NASA, ESA, R. Windhorst (Arizonos valstijos universitetas) ir H. Yan (Spitzerio mokslo centras, Caltech)

Astronomai sutelkė dėmesį į šviesą iš objektų, kurie buvo aktyvūs dar tada, kai galaktikai buvo tik 2 milijardai metų. Kosminiu požiūriu tai panašu į visatą, kai ji buvo kūdikis. Tuo metu pirmosios galaktikos liepsnojo nuo žvaigždžių formavimosi. Kai kurios galaktikos tik pradėjo formuotis, susidurdamos viena su kita, sukurdamos vis didesnius žvaigždžių miestus. Daugelis „dėmių“ yra šios, tik pradedančios susitraukti, proto galaktikos. Bent jau vienas, kurį ištyrė astronomai, yra gana didžiulis, tris kartus didesnis už Paukščių Tako galaktika (kuris pats yra apie 100 000 šviesmečių skersmens). „Imager“ taip pat ištyrė tolimus kvazarus, kaip parodyta aukščiau, kad galėtų stebėti jų aplinką ir veiklą. Kvazarai yra labai aktyvūs „varikliai“ galaktikų širdyse. Tikėtina, kad juos maitina juodosios skylės, kurios sugeria perkaitintą medžiagą, kuri spirale skleidžiasi į juodąją skylę.

Sėkmės kopijavimas

Tarpgalaktinių dalykų tyrimas ir toliau vystosi panašiai kaip detektyvinis romanas. Yra daug įkalčių apie tai, kas ten yra, keletas neabejotinų įrodymų, patvirtinančių kai kurių dujų ir dulkių egzistavimą, ir daug daugiau įrodymų, kuriuos reikia surinkti. Tokie instrumentai kaip „Cosmic Web Imager“ naudoja tai, ką mato, kad atskleistų senų įvykių ir objektų įrodymus šviesoje, sklindančioje iš tolimiausių visatos dalykų. Kitas žingsnis yra vadovautis šiais įrodymais, kad tiksliai išsiaiškintumėte, kas yra IGM, ir aptikti dar tolimesnius objektus, kurių šviesa jį apšvies. Tai yra svarbi dalis nustatant, kas atsitiko ankstyvojoje visatoje, milijardus metų iki mūsų planetos ir žvaigždės egzistavimo.