على نطاق واسع ، تمتد شبكات الخيوط الغازية لمئات الملايين من السنوات الضوئية ، وتربط مجموعات المجرات الضخمة. لكن هذا الغاز نادر للغاية ، فمن المستحيل رؤيته مباشرة.
لسنوات ، استخدم الفلكيون الكوازارات - مراكز المجرة اللامعة التي تغذيها الثقوب السوداء الهائلة التي تتراكم بسرعة المواد - لرسم خريطة للمادة غير المرئية.
لكن الآن ، وللمرة الأولى ، تمكن فريق من علماء الفلك بقيادة Khee-Gan Lee ، وهو دكتوراه في معهد Max Planck لعلم الفلك ، من إنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد للهيكل الواسع للكون باستخدام المجرات البعيدة. والمزايا عديدة.
لقد ذهب العلم دائمًا إلى حد ما مثل هذا: مع انتقال الضوء الساطع من الكوازار البعيد نحو الأرض ، فإنه يواجه السحب المتداخلة لغاز الهيدروجين ويتم امتصاصه جزئيًا. هذا يترك خطوط امتصاص داكنة في طيف الكوازار.
إذا كان الكون ساكنًا ، لكانت خطوط الامتصاص المظلمة موجودة دائمًا في نفس البقعة (121 نانومترًا لما يسمى بخط ليمان ألفا) في طيف الكوازار. ولكن لأن الكون يتوسع ، فإن الكوازار البعيد يطير بعيدًا عن الأرض بسرعة كبيرة. يؤدي هذا إلى تمديد ضوء الكوازار ، بحيث تطبع كل سحابة غاز الهيدروجين المتداخلة علامة الامتصاص الخاصة بها على منطقة مختلفة من طيف الكوازار ، تاركة غابة من الخطوط.
لذا فإن القياسات التفصيلية لأطياف الكوازارات المتعددة المتقاربة يمكن أن تكشف في الواقع الطبيعة ثلاثية الأبعاد لسحب الهيدروجين المتداخل. لكن عدد المجرات أكبر بحوالي 100 مرة من الكوازارات. لذا من الناحية النظرية ، يجب عليهم تقديم خريطة أكثر تفصيلاً.
المشكلة الوحيدة هي أن المجرات أكثر خفوتًا بحوالي 15 مرة من الكوازارات. لذا اعتقد الفلكيون أنهم ببساطة لم يكونوا ساطعين بما يكفي لرؤية جيدة في الكون البعيد. لكن لي أجرى حسابات اقترحت خلاف ذلك.
قال لي في بيان صحفي: "لقد فوجئت عندما وجدت أن التلسكوبات الكبيرة الموجودة يجب أن تكون قادرة بالفعل على جمع ما يكفي من الضوء من هذه المجرات الباهتة لرسم خريطة لامتصاص المقدمة ، وإن كان ذلك بدقة أقل مما يمكن تحقيقه مع التلسكوبات المستقبلية". "ومع ذلك ، سيوفر هذا عرضًا غير مسبوق للشبكة الكونية التي لم يتم رسمها على الإطلاق في مثل هذه المسافات الشاسعة."
استخدم لي وزملاؤه تلسكوب Keck I الذي يبلغ طوله 10 أمتار في ماونا كيا ، هاواي لإلقاء نظرة فاحصة على المجرات البعيدة وغابة امتصاص الهيدروجين المضمنة في أطيافها. ولكن حتى الطقس في هاواي يمكن أن يتحول إلى قبيح.
قال المؤلف المشارك جوزيف حناوي ، من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك: "شعرنا بخيبة أمل كبيرة لأن الطقس كان فظيعًا وتمكنا فقط من جمع بضع ساعات من البيانات الجيدة". "لكن بالحكم على جودة البيانات عند خروجها من التلسكوب ، كان من الواضح لي بالفعل أن التجربة ستنجح."
تمكن الفريق من جمع البيانات لمدة أربع ساعات فقط. لكنها كانت لا تزال غير مسبوقة. نظروا في 24 مجرة بعيدة ، والتي وفرت تغطية كافية لرقعة صغيرة من السماء وسمحت لهم بدمج المعلومات في خريطة ثلاثية الأبعاد.
تكشف الخريطة عن الهيكل الواسع للكون عندما كان يبلغ ربع عمره الحالي فقط. لكن الفريق يأمل في تحليل الخريطة قريبًا للحصول على مزيد من المعلومات حول وظيفة الهيكل - بعد تدفقات الغاز الكوني أثناء تدفقه بعيدًا عن الفراغات إلى المجرات البعيدة. سيوفر سجلاً تاريخيًا فريدًا حول كيفية نمو عناقيد المجاري وفراغاتها من عدم التجانس في الانفجار الكبير.
تم نشر النتائج في مجلة Astrophysical Journal وهي متاحة على الإنترنت.
