Astronomi so z uporabo podatkov iz projekta HETDEX ustvarili doslej največji in najnatančnejši tridimenzionalni zemljevid svetlobe v zgodnjem vesolju. Raziskava razkriva, da prostor med galaksijami pred približno 9 do 11 milijardami let ni bil prazen, temveč prežet z obsežnim sijem, ki ga oddaja vzbujeni vodik. Rezultati kažejo, da med zgodnjimi galaksijami obstaja pravo “morje svetlobe”, ki ga do zdaj večinoma nismo zaznali.
Zemljevid temelji na podatkih eksperimenta Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX), ki poteka z uporabo teleskopa Hobby-Eberly v observatoriju McDonald v Teksasu. Raziskovalci poudarjajo, da nova analiza omogoča bistveno boljši vpogled v obdobje, ko je v vesolju nastajalo ogromno novih zvezd.
Ključ do raziskave je posebna vrsta svetlobe, imenovana Lyman-alfa. Ta nastane, ko so atomi vodika izpostavljeni energiji mladih zvezd, zato je zelo uporaben pokazatelj območij, kjer se v galaksijah intenzivno oblikujejo nove zvezde.
Astronomi že dolgo uporabljajo Lyman-alfa sevanje za odkrivanje zelo oddaljenih in svetlih galaksij. Vendar raziskovalci poudarjajo, da je večina šibkejših galaksij in razpršenega plina v zgodnjem vesolju ostala skoraj nevidna.
Maja Lujan Niemeyer, znanstvenica projekta HETDEX, pojasnjuje: „Opazovanje zgodnjega vesolja nam daje vpogled v to, kako so se galaksije razvile v svojo današnjo obliko in kakšno vlogo je imel pri tem medgalaktični plin.“ Dodaja, da so številni objekti iz tega obdobja izjemno oddaljeni in zato zelo šibki, kar močno otežuje njihovo zaznavanje.
Nova metoda razkriva širšo sliko vesolja
Raziskovalci so uporabili tehniko, imenovano kartiranje intenzivnosti linij (Line Intensity Mapping). Namesto da bi astronomi opazovali posamezne galaksije eno za drugo, ta metoda meri skupno svetlobo določenega elementa na velikem območju neba.
Svetlobo je mogoče razdeliti na različne valovne dolžine, kar ustvari tako imenovani spekter. V njem astronomi iščejo značilne vrhove, ki kažejo prisotnost določenih elementov. Pri kartiranju intenzivnosti linij pa znanstveniki spremljajo, kako je svetloba teh elementov razporejena po celotnem vesoljskem prostoru.
Julian Muñoz, astronom na Univerzi v Teksasu v Austinu in soavtor raziskave, primerja metodo z opazovanjem pokrajine iz letala. „Tradicionalni pregledi galaksij so kot kartiranje le največjih mest – vidite največja središča, a spregledate predmestja in manjša naselja,“ pojasnjuje. „Kartiranje intenzivnosti pa zajame vso svetlobo, tudi iz šibkejših območij.“
Ogromna zbirka podatkov teleskopa HETDEX
Projekt HETDEX je eden največjih astronomskih pregledov vesolja. Njegov cilj je kartirati položaj več kot milijona galaksij, da bi raziskovalci bolje razumeli vpliv temne energije na širjenje vesolja.
V okviru projekta so astronomi zbrali več kot 600 milijonov spektrov – meritev svetlobe, razdeljene po valovnih dolžinah – z območja neba, ki je večje od površine 2000 polnih lun.
Karl Gebhardt, vodilni raziskovalec projekta, poudarja, da je dosedanja analiza zajela le majhen del teh podatkov. „Uporabljamo približno 5 odstotkov vseh zbranih meritev,“ pojasnjuje in dodaja, da preostali podatki predstavljajo izjemen potencial za prihodnje raziskave.
Po besedah raziskovalcev so svetle galaksije, ki jih zaznava projekt, le majhen del celotne slike. Lujan Niemeyer izpostavlja: „Te galaksije so pravzaprav le vrh ledene gore. V na videz praznem prostoru med njimi je v resnici celo morje svetlobe.“
Zemljevid, ki razkriva skrite strukture vesolja
Za izdelavo novega zemljevida so raziskovalci razvili posebno programsko opremo in uporabili superračunalnike v Teksaškem naprednem računalniškem centru. Analizirali so skoraj pol petabajta podatkov.
Pri tem so uporabili položaje že znanih svetlih galaksij kot nekakšne orientacijske točke. Ker gravitacija povzroča združevanje snovi, se šibkejše galaksije in plin pogosto nahajajo v njihovi bližini.
Astrofizik Eiichiro Komatsu pojasnjuje: „Lokacije znanih galaksij lahko uporabimo kot smerokaz za določanje položaja šibkejših objektov.“ Tako nastali zemljevid razkriva bolj podrobno strukturo območij med galaksijami.
Komatsu dodaja, da so raziskovalci do zdaj imeli predvsem računalniške simulacije tega obdobja v zgodovini vesolja. Novi podatki pa prvič omogočajo neposredno preverjanje teh modelov.
Nova doba kartiranja vesolja
Raziskovalna skupina namerava v prihodnje svoj zemljevid primerjati z drugimi kartami vesolja, ki prikazujejo različne elemente in molekule. Na primer, zemljevid emisij ogljikovega monoksida bi lahko pomagal bolje razumeti pogoje v gostih oblakih plina, kjer nastajajo nove zvezde.
Muñoz poudarja, da nova študija predstavlja pomemben korak v raziskovanju kozmičnega okolja. „To odkritje odpira vrata novi dobi kartiranja intenzivnosti vesolja,“ pravi in dodaja, da novi instrumenti in teleskopi omogočajo vse podrobnejši vpogled v strukturo zgodnjega vesolja.
Po njegovih besedah vstopa astronomija v obdobje, ki ga raziskovalci pogosto opisujejo kot zlato dobo kartiranja vesolja.
