1

کهکشان‌ها به‌صورت تصادفی در فضا پراکنده نیستند. آن‌ها در امتداد رشته‌هایی از فیلامنت‌های کیهانی قرار گرفته‌اند که گاه میلیون‌ها سال نوری امتداد دارند و نحوه شکل‌گیری ستارگان و سایر ساختارها را در سراسر جهان تعیین می‌کنند.

اتصالات فیلامنت‌های کیهانی

این رشته‌ها کهکشان‌ها را به هم متصل می‌کنند و الگویی را تشکیل می‌دهند که اخترشناسان آن را “شبکه کیهانی” می‌نامند. با مطالعه این شبکه عظیم، پژوهشگران می‌توانند چگونگی شکل‌گیری، رشد و تأمین سوخت کهکشان‌ها برای تولید ستارگان جدید را درک کنند.

اخترشناسان مدت‌هاست که به وجود این شبکه مشکوک بودند، زیرا تقریباً ۸۵٪ از کل ماده در جهان به‌صورت ماده تاریک است، شکلی از ماده که مستقیماً با نور تعامل ندارد.

شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهند که این ماده نامرئی تحت تأثیر نیروی گرانش در قالب فیلامنت‌هایی گرد هم می‌آید.

گاز نیز از این فیلامنت‌ها پیروی می‌کند و کهکشان‌هایی را که در محل تقاطع این رشته‌ها قرار دارند، تغذیه می‌کند. تا همین اواخر، تنها نشانه‌هایی از این گاز از طریق امضاهای جذب آشکار شده بود.

اما شناسایی درخشش کم‌فروغ هیدروژن، که فراوان‌ترین عنصر در کیهان است، همچنان چالشی بزرگ محسوب می‌شد.

این تحقیق شگفت‌انگیز توسط داویده تورنوتی، دانشجوی دکترای دانشگاه میلان-بیکوکا، و با همکاری مؤسسه ماکس پلانک برای اخترفیزیک (MPA) انجام شده است.

تصاویر با جزئیات بالا و وضوح بالا

یک پژوهش جدید، نمایی دقیق‌تر از یک فیلامنت کیهانی که دو کهکشان را در دوره‌ای که جهان حدود ۲ میلیارد سال قدمت داشت، به هم متصل می‌کند، ارائه داده است.

هر یک از این کهکشان‌ها میزبان یک سیاه‌چاله فوق‌العاده پرجرم فعال هستند. تیم تحقیقاتی این اجرام را با ابزاری به نام MUSE (کاوشگر طیف‌سنجی چندواحدی) که بر روی تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در شیلی نصب شده، مورد بررسی قرار داد.

آن‌ها صدها ساعت را صرف جمع‌آوری داده‌ها از یک ناحیه خاص از آسمان کردند. این تلاش بلندپروازانه، تصویری دقیق از یک فیلامنت کیهانی با گستره‌ای در حدود ۳ میلیون سال نوری به ثبت رساند.

تصویر ثبت‌شده، گاز پراکنده (با رنگ‌های زرد تا بنفش) درون فیلامنت کیهانی را که دو کهکشان (ستاره‌های زرد) را به هم متصل می‌کند، نشان می‌دهد. این فیلامنت، فاصله‌ای به وسعت ۳ میلیون سال نوری را پوشش می‌دهد.

این تصویر با وضوح بالا که در مجله Nature Astronomy منتشر شده، نشان می‌دهد که گاز تشکیل‌دهنده این رشته، عناصر ضروری برای شکل‌گیری ستارگان را تأمین می‌کند.

برای نخستین بار، پژوهشگران توانستند مرزهای این گاز را با دقت بالا ترسیم کنند.

آن‌ها تأیید کردند که گاز درون این فیلامنت مستقیماً به گاز موجود در کهکشان‌های میزبان متصل است، که نشان می‌دهد این ساختارهای عظیم چگونه در گذر زمان کیهانی بر تکامل کهکشان‌ها تأثیر می‌گذارند.

شناسایی نور کم‌فروغ

تورنوتی در این باره توضیح می‌دهد:

“با ثبت نور کم‌فروغ منتشرشده از این فیلامنت، که نزدیک به ۱۲ میلیارد سال در سفر بوده تا به زمین برسد، توانستیم شکل آن را با دقت مشخص کنیم.”

“برای نخستین بار، توانستیم از طریق اندازه‌گیری‌های مستقیم، مرز بین گازی که درون کهکشان‌ها قرار دارد و ماده‌ای که در شبکه کیهانی نهفته است را ردیابی کنیم.”

این وضوح بی‌نظیر به طراحی پیشرفته MUSE مربوط می‌شود. توانایی این ابزار در تجزیه نور ورودی به کانال‌های طیفی متعدد، به اخترشناسان کمک می‌کند تا تابش‌هایی را که معمولاً در میان منابع درخشان‌تر محو می‌شوند، آشکار کنند.

تیم تحقیقاتی، یافته‌های خود را با شبیه‌سازی‌های ابررایانه‌ای مؤسسه MPA مقایسه کرد.

تورنوتی اضافه می‌کند:

“زمانی که تصویر جدید و با وضوح بالای شبکه کیهانی را با مدل‌های نظری مقایسه کردیم، دریافتیم که تطابق چشمگیری بین نظریه‌های کنونی و مشاهدات وجود دارد.”

چرا فیلامنت‌های کیهانی اهمیت دارند؟

این نتایج نشان می‌دهند که کهکشان‌ها برای تأمین منابع جدید گاز، به این فیلامنت‌ها وابسته هستند.

این رشته‌ها به‌عنوان یک چارچوب عمل می‌کنند که هم ماده تاریک و هم ماده معمولی را به‌سوی خوشه‌های ستاره‌ای هدایت می‌کند.

چنین نتیجه‌گیری‌هایی همچنین بر تعامل میان رصدهای تجربی و مدل‌های نظری تأکید دارند.

داده‌ها نشان می‌دهند که، حداقل در این مورد، شکل و چگالی گاز تقریباً مطابق با پیش‌بینی‌های کیهان‌شناسان است.

تطابق این مدل‌ها، اعتماد دانشمندان به نظریه‌های آن‌ها درباره چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها تحت تأثیر ماده تاریک را افزایش می‌دهد.

علاوه بر این، این یافته‌ها نشان می‌دهند که کشف‌های بیشتری از این دست ممکن است در آینده نزدیک انجام شود، زیرا تلسکوپ‌های پیشرفته روش‌های خود را بهبود می‌بخشند.

گام بعدی چیست؟

فابریتزیو آریگونی باتایا، دانشمند مؤسسه MPA، با هیجان اظهار داشت:

“ما از مشاهده مستقیم و با وضوح بالای یک فیلامنت کیهانی بسیار هیجان‌زده‌ایم. اما همان‌طور که در باواریا می‌گویند: ‘Eine ist keine’ – یکی کافی نیست!”

“بنابراین، ما در حال جمع‌آوری داده‌های بیشتری برای کشف ساختارهای مشابه هستیم. هدف نهایی ما، دستیابی به تصویری جامع از نحوه توزیع و جریان گاز در شبکه کیهانی است.”

این سخنان نشان‌دهنده تلاشی مستمر برای ثبت درخشش ضعیف رشته‌های دیگر است، که می‌تواند مسیر درک چگونگی تأمین مواد خام برای ستاره‌سازی در کهکشان‌ها را روشن کند.

فیلامنت‌های کیهانی و اکتشافات آینده

در مجموع، تصاویری با وضوح بالا از شبکه کیهانی، که زمانی تنها یک رؤیا بودند، اکنون در حال شکل‌گیری هستند.

این مشاهدات نشان می‌دهند که چگونه گاز در گستره‌ای میلیون‌ها سال نوری رفتار می‌کند.

این پروژه پژوهشی، درک بشر از سازوکار رشد کهکشان‌ها را تقویت کرده است.

همچنین نشان می‌دهد که چگونه تلاش‌های صبرمندانه و متعهدانه می‌توانند برخی از کم‌نورترین سیگنال‌های کیهانی را آشکار سازند، و نگاهی اجمالی به معماری پنهانی ارائه دهند که تمام آنچه در آسمان شب می‌بینیم را شکل می‌دهد.

این مطالعه به‌طور کامل در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.