Люди часто думают о космосе как о «пустом» или «вакууме», имея в виду, что там нет абсолютно ничего. Термин «пустота пространства» часто относится к этой пустоте. Однако оказывается, что пространство между планетами на самом деле занято астероидами, кометами и космической пылью. Пустоты между звездами в нашей галактике могут быть заполнены тонкими облаками газа и других молекул. Но как насчет областей между галактиками? Пустые ли они или в них есть «хлам»?
Ответ, который все ожидают – «пустой вакуум», тоже неверен. Так же, как и в остальном космосе есть какие-то «вещи», так и в межгалактическом пространстве. Фактически, слово «пустота» сейчас обычно используется для обозначения гигантских областей, в которых НЕТ галактик, но, очевидно, все еще содержит какую-то материю.
Итак, что ЕСТЬ между галактиками? В некоторых случаях при взаимодействии и столкновении галактик выделяются облака горячего газа. Этот материал “отрывается” от галактик под действием силы тяжести, и достаточно часто он сталкивается с другим материалом. Это испускает радиацию, называемую рентгеновскими лучами, и ее можно обнаружить с помощью таких инструментов, как рентгеновская обсерватория Чандра. Но не все между галактиками горячее. Некоторые из них довольно тусклые и их трудно обнаружить, и их часто называют холодными газами и пылью.
Поиск тусклой материи между галактиками
Благодаря изображениям и данным, полученным с помощью специального прибора под названием Cosmic Web Imager в Паломарской обсерватории на 200-дюймовом телескопе Хейла, астрономы теперь знают, что на обширных участках космоса вокруг галактик находится много материала. Они называют это «тусклым веществом», потому что оно не такое яркое, как звезды или туманности, но оно не настолько темное, чтобы его нельзя было обнаружить. Cosmic Web Imager l (наряду с другими инструментами в космосе) ищет этот вопрос в межгалактической среде (IGM) и составляет диаграммы, где его больше всего, а где нет.
Наблюдение за межгалактической средой
Как астрономы «видят» то, что там? Области между галактиками, очевидно, темные, поскольку звезд, освещающих тьму, мало или совсем нет. Это затрудняет изучение этих областей в оптическом свете (свет, который мы видим глазами). Итак, астрономы смотрят на свет, который течет через межгалактические просторы, и изучают, как на него влияет его путешествие.
Например, Cosmic Web Imager специально создан для этого. оборудована, чтобы смотреть на свет, исходящий от далеких галактик и квазаров, когда он течет через эту межгалактическую среду. Когда этот свет проходит через него, часть его поглощается газами в IGM. Эти поглощения отображаются в виде черных линий “гистограммы” в спектрах, создаваемых тепловизором. Они рассказывают астрономам о составе газов “там”.. «Определенные газы поглощают волны определенной длины, поэтому, если« график »показывает промежутки в определенных местах, это говорит им, какие газы существуют там, которые поглощают.
Интересно, что они также рассказывают об условиях в ранней Вселенной, об объектах, которые существовали тогда, и о том, что они делали. Спектры могут выявить звездообразование, поток газов из одной области в другую, гибель звезд, как движутся быстрые объекты, их температура и многое другое. Imager “фотографирует” IGM, а также далекие объекты на многих разных длинах волн. Он не только позволяет астрономам видеть эти объекты, но и использовать полученные данные для узнать о составе, массе и скорости удаленного объекта.
Исследование космической паутины
Астрономы интересуются космическим ” паутина »материала, который течет между галактиками и скоплениями. Они спрашивают, откуда он, куда он направляется, насколько он теплый и сколько там это.
В основном они ищут водород, поскольку он является основным элементом в космосе и излучает свет с определенной длиной волны ультрафиолета, называемой Лайман-альфа. Атмосфера Земли блокирует свет в ультрафиолетовых длинах волн, поэтому Лайман-альфа легче всего наблюдать из космоса. Это означает, что большинство инструментов, которые его наблюдают, находятся над атмосферой Земли. Они либо на борту высотных аэростатов, либо на орбитальных космических кораблях. Но свет из очень далекой Вселенной, который проходит через IGM, имеет длину волны, растянутую из-за расширения Вселенной; то есть свет прибывает «с красным смещением», что позволяет астрономам обнаруживать отпечаток сигнала Лайман-альфа в свете, который они получают через Cosmic Web Imager и другие наземные инструменты.
Астрономы сосредоточились на свете от объектов, которые были активны еще, когда галактике было всего 2 миллиарда лет. С космической точки зрения, это все равно, что смотреть на Вселенную, когда она была младенцем. В то время первые галактики пылали звездообразованием. Некоторые галактики только начинали формироваться, сталкиваясь друг с другом, создавая все большие и большие звездные города. Многие «капли» оказываются протогалактиками, которые только-только начинают собираться вместе. По крайней мере, одна из тех, что изучали астрономы, оказалась довольно большой, в три раза больше, чем Галактика Млечный Путь (которая сама по себе составляет около 100 000 световых лет в диаметре). Тепловизор также изучал далекие квазары, подобные показанному выше, чтобы отслеживать их окружающую среду и активность. Квазары – очень активные «двигатели» в сердцах галактик. Скорее всего, они питаются черными дырами, которые поглощают перегретый материал, который испускает сильное излучение по спирали в черную дыру..
Дублирование успеха
Изучение межгалактических вещей продолжает разворачиваться во многом как детективный роман. Есть много подсказок о том, что там есть, некоторые неоспоримые доказательства, подтверждающие существование некоторых газов и пыли, и еще много доказательств, которые нужно собрать. Такие инструменты, как Cosmic Web Imager, используют то, что они видят, для обнаружения свидетельств давних событий и объектов в свете, исходящем от самых далеких объектов во Вселенной. Следующий шаг – проследить за этим свидетельством, чтобы точно выяснить, что находится в IGM, и обнаружить еще более далекие объекты, свет которых будет освещать его. Это важная часть определения того, что происходило в ранней Вселенной, за миллиарды лет до того, как наша планета и звезда даже существовали.