Τι βρίσκεται ανάμεσα στους γαλαξίες;

Οι άνθρωποι συχνά σκέφτονται το διάστημα ως "κενό" ή "κενό", που σημαίνει ότι δεν υπάρχει απολύτως τίποτα εκεί. Ο όρος "κενό του χώρου" αναφέρεται συχνά σε αυτό το κενό. Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι ο χώρος μεταξύ των πλανητών είναι στην πραγματικότητα καταλαμβάνεται με αστεροειδείς και κομήτες και χώμα σκόνη. Τα κενά μεταξύ των αστεριών στον γαλαξία μας μπορούν να γεμιστούν με αδύναμα σύννεφα αερίου και άλλα μόρια. Αλλά τι γίνεται με τις περιοχές μεταξύ των γαλαξιών; Είναι άδειο ή έχουν "πράγματα" σε αυτά;

Η απάντηση που όλοι αναμένουν, "κενό κενό", δεν είναι αλήθεια. Όπως και ο υπόλοιπος χώρος έχει κάποια "πράγματα" σε αυτό, το κάνει και ο διαγαλαξιακός χώρος. Στην πραγματικότητα, η λέξη "κενό" χρησιμοποιείται συνήθως για τις γιγάντιες περιοχές όπου υπάρχουν γαλαξίες ΝΑ, αλλά προφανώς εξακολουθούν να περιέχουν κάποιο είδος ύλης.

Έτσι, τι είναι μεταξύ των γαλαξιών; Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχουν σύννεφα θερμού αερίου που εκπέμπονται καθώς οι γαλαξίες αλληλεπιδρούν και συγκρούονται. Αυτό το υλικό παίρνει "σχισμένο" από τους γαλαξίες από τη δύναμη της βαρύτητας, και αρκετά συχνά συγκρούεται με άλλο υλικό. Αυτό εκπέμπει

Χάρη στις εικόνες και τα δεδομένα που ελήφθησαν με ένα εξειδικευμένο όργανο που ονομάζεται Cosmic Web Imager στο Observatory Palomar 200-ιντσών Hale τηλεσκόπιο, οι αστρονόμοι γνωρίζουν τώρα ότι υπάρχει πολύ υλικό στα τεράστια τμήματα του χώρου γύρω τους γαλαξίες. Το ονομάζουν «σκοτεινή ύλη» επειδή δεν είναι λαμπερό σαν αστέρια ή νεφελώματα, αλλά δεν είναι τόσο σκοτεινό που δεν μπορεί να ανιχνευθεί. Ο αισθητήρας Cosmic Web Imager (μαζί με άλλα όργανα στο διάστημα) αναζητά αυτό το θέμα στο διαγαλαξιακό μέσο (IGM) και τα διαγράμματα όπου είναι πιο άφθονο και όπου δεν είναι.

Πώς οι αστρονόμοι "βλέπουν" τι υπάρχει εκεί; Οι περιοχές μεταξύ των γαλαξιών είναι σκοτεινές, προφανώς, καθώς υπάρχουν λίγα ή καθόλου αστέρια εκεί έξω για να ανάψουν το σκοτάδι. Αυτό καθιστά τις περιοχές αυτές δύσκολο να μελετηθούν σε οπτικό φως (το φως που βλέπουμε με τα μάτια μας). Έτσι, οι αστρονόμοι κοιτάζουν το φως που ρέει μέσω των διαγαλαξιακών φτάνει και μελετά πώς επηρεάζεται από το ταξίδι του.

Ο αισθητήρας Cosmic Web Imager, για παράδειγμα, είναι ειδικά εξοπλισμένος για να εξετάσει το φως που προέρχεται από μακρινούς γαλαξίες και quasars καθώς ρέει μέσω αυτού του διαγαλαξιακού μέσου. Καθώς το φως ταξιδεύει, κάποια από αυτά απορροφώνται από τα αέρια του IGM. Αυτές οι απορροφήσεις εμφανίζονται ως μαύρες γραμμές "bar-graph" στα φάσματα που παράγει ο Imager. Δίνουν στους αστρονόμους το μακιγιάζ των αερίων "έξω εκεί". Ορισμένα αέρια απορροφούν ορισμένα μήκη κύματος, έτσι εάν το "γράφημα" δείχνει κενά σε ορισμένα σημεία, τότε που τους λέει τι αέρια υπάρχουν εκεί έξω που κάνουν απορρόφηση.

Είναι ενδιαφέρον ότι λένε επίσης μια ιστορία των συνθηκών στο πρώιμο σύμπαν, σχετικά με τα αντικείμενα που υπήρχαν στη συνέχεια και τι έκαναν. Τα φάσματα μπορούν να αποκαλύψουν το σχηματισμό των αστεριών, τη ροή των αερίων από μια περιοχή στην άλλη, τους θανάτους των αστεριών, το πόσο γρήγορα κινούνται τα αντικείμενα, τις θερμοκρασίες τους και πολλά άλλα. Ο ανιχνευτής "παίρνει εικόνες" του IGM καθώς και απομακρυσμένα αντικείμενα, σε πολλά διαφορετικά μήκη κύματος. Όχι μόνο επιτρέπει στους αστρονόμους να βλέπουν αυτά τα αντικείμενα, αλλά μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα που αποκτούν για να μάθουν για τη σύνθεση, τη μάζα και την ταχύτητα του μακρινού αντικειμένου.

Οι αστρονόμοι ενδιαφέρονται για τον κοσμικό «ιστό» του υλικού που ρέει μεταξύ γαλαξιών και συστάδων. Ρωτά από πού έρχεται, από πού κατευθύνεται, πόσο ζεστό είναι και πόσο υπάρχει.

Αναζητούν κυρίως υδρογόνο, καθώς είναι το κύριο στοιχείο του διαστήματος και εκπέμπουν φως σε ένα συγκεκριμένο υπεριώδης μήκος κύματος που ονομάζεται Lyman-alpha. Η ατμόσφαιρα της γης αποκλείει το φως στα υπεριώδη μήκη κύματος, οπότε ο Lyman-alpha παρατηρείται πιο εύκολα από το διάστημα. Αυτό σημαίνει ότι τα περισσότερα όργανα που το παρατηρούν είναι πάνω από την ατμόσφαιρα της Γης. Βρίσκονται είτε σε μπαλόνια μεγάλου υψομέτρου είτε σε τροχιά γύρω από διαστημόπλοια. Όμως, το φως από το πολύ μακρινό σύμπαν που ταξιδεύει μέσα από το IGM έχει τα μήκη κύματος του που εκτείνονται από την επέκταση του σύμπαντος. δηλαδή, το φως φτάνει "κόκκινο-μετατοπισμένο", που επιτρέπει στους αστρονόμους να ανιχνεύσουν τα δακτυλικά αποτυπώματα του Lyman-alpha υπό το φως που περνούν μέσω του Imager Cosmic Web και άλλων επίγειων όργανα.

Οι αστρονόμοι έχουν επικεντρωθεί στο φως από αντικείμενα που ήταν ενεργά πίσω όταν ο γαλαξίας ήταν μόλις 2 δισεκατομμύρια ετών. Από κοσμικούς όρους, είναι σαν να κοιτάζεις το σύμπαν όταν ήταν παιδί. Εκείνη την εποχή, οι πρώτοι γαλαξίες έκαναν φλόγα με το σχηματισμό των αστεριών. Κάποιοι γαλαξίες μόλις αρχίζουν να σχηματίζουν, συγκρούονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν μεγαλύτερες και μεγαλύτερες αστρικές πόλεις. Πολλά "κηλίδες" εκεί έξω εξελίσσονται για να είναι αυτοί οι πρωταγωνικοί γαλαξίες που αρχίζουν να τραβούν μαζί τους. Τουλάχιστον ένας που οι αστρονόμοι έχουν μελετήσει, αποδεικνύεται αρκετά μεγάλος, τρεις φορές μεγαλύτερος από τον Γαλαξίας Γαλαξίας (η οποία έχει διάμετρο περίπου 100.000 έτη φωτός). Το Imager έχει επίσης μελετήσει μακρινά κβάζαρ, όπως αυτά που δείχνονται παραπάνω, για να παρακολουθήσουν το περιβάλλον και τις δραστηριότητές τους. Τα quasars είναι πολύ δραστήριοι "κινητήρες" στις καρδιές των γαλαξιών. Είναι πιθανό να τροφοδοτούνται από μαύρες τρύπες, οι οποίες εκσφενδονίζουν υπερθερμασμένο υλικό που εκπέμπει ισχυρή ακτινοβολία καθώς σπείρει στη μαύρη τρύπα.

Η μελέτη της διαγαλαξιακής ουσίας συνεχίζει να ξετυλίγεται πολύ σαν ένα ντετέκτιβ μυθιστόρημα. Υπάρχουν πολλές ενδείξεις για το τι είναι εκεί έξω, μερικές σαφείς αποδείξεις για να αποδειχθεί η ύπαρξη κάποιων αερίων και σκόνης και πολλά περισσότερα στοιχεία που θα συγκεντρωθούν. Τα όργανα, όπως το Imager Cosmic Web, χρησιμοποιούν αυτό που βλέπουν για να αποκαλύψουν στοιχεία από παλιά γεγονότα και αντικείμενα στο φως που ρέει από τα πιο μακρινά πράγματα του σύμπαντος. Το επόμενο βήμα είναι να ακολουθήσουμε αυτές τις αποδείξεις για να καταλάβουμε τι ακριβώς υπάρχει στο IGM και να ανιχνεύσουμε ακόμα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα των οποίων το φως θα το φωτίσει. Αυτό είναι ένα σημαντικό κομμάτι του καθορισμού του τι συνέβη στο πρώιμο σύμπαν, δισεκατομμύρια χρόνια πριν ο πλανήτης μας και το αστέρι ακόμη υπήρχαν.