Астрономы увидели волны, идущие по «паутине Вселенной»

Астрономы впервые обнаружили своеобразные волны, идущие по нитям «паутины Вселенной» — гигантской сети из нитей темной и видимой материи, объединяющей все скопления галактик и облака межгалактического газа, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Открытие этих волн так интересно нам по той причине, что в этих колебаниях скрыта информация о том, как сильно была нагрета Вселенная в первые несколько миллиардов лет после Большого взрыва», — рассказывает Джозеф Хеннави (Joseph Hennawi) из университета Калифорнии в Санта-Барбаре (США).

Считается, что Вселенная по своей структуре похожа на гигантскую трехмерную паутину. Ее нити представляют собой скопления темной материи, так называемые филаменты. В их точках пересечения находятся плотные комки видимой материи — отдельные галактики и группы звездных мегаполисов.

В июле 2012 года астрофизики обнаружили одну из таких паутинок, соединяющих галактики Abell 222 и Abell 223, благодаря искажениям в свете далеких звезд, которые вызывала темная материя. Впоследствии «Хаббл» получил трехмерные снимки таких «пуповин», изучая галактики в скоплении MACSJ0717 в созвездии Возничего, а в этом году ученые получили снимки несколько сотен подобных нитей и вычислили их типичную массу и другие свойства.

Хеннави и его коллеги впервые увидели, как «качаются» эти нити под действием своеобразных волн, идущих через них от одного скопления галактик к другим, решив космический аналог задачи с поиском иголки в бесконечном стоге сена.

Как объясняет астроном, сегодня большинство ученых предполагает, что «космическая паутина» не стоит на месте, а колеблется под действием волн, которые выработали первые галактики и звезды в «темные века» Вселенной. Под этим термином ученые понимают один из первых периодов ее жизни, когда Вселенная была заполнена нейтральным водородом и гелием, непрозрачным для света. Иными словами, Вселенную того времени мы никогда не увидим.

Когда возникли первые яркие звезды и сверхмассивные черные дыры, молекулы этого газа были резко разорваны на части и ионизированы, что породило серию мощных колебаний, путешествовавших по первым галактикам и пространству между ними. Как считают Хеннави и его коллеги, следы этих волн могли сохраниться внутри «паутины».

Проблема заключается в том, что газ в этих нитях не светится, и обнаружить его можно только в том случае, если его подсвечивает мощное излучение какого-то другого объекта, к примеру квазара — активного ядра сверхмассивной черной дыры в центре далекой галактики, расположенной за нитью.

Если найти два квазара, расположенных неподалеку друг от друга, то различия в спектре их излучения будут выдавать, движется ли газ, который просвечивают их лучи на пути к Земле, или нет, и есть ли в нем волны, заставляющие материю «нитей» сжиматься или растягиваться.

«Поиск пар квазаров ничем не отличается от поисков иголки в стоге сена. Нам пришлось просеять несколько миллиардов фотографий объектов, в миллион раз более тусклых, чем может увидеть наш глаз, для того, чтобы найти хотя бы две пары подходящих квазаров», — продолжает ученый.

Обнаружив эти колебания, ученым пришлось дополнительно потратить очень много времени на то, чтобы понять, чем они, собственно, являются. Для этого Хеннави и его коллеги создали компьютерную мини-Вселенную с ее «паутиной» и попытались воспроизвести различия в спектре квазаров, которые они зафиксировали в реальном мире при помощи телескопов Кека  на Гавайских островах и «Магеллан» в Чили.

Как показали эти расчеты, наличие волн в «паутине Вселенной» говорит о том, что ее материя стала полностью прозрачной достаточно поздно, около 12,9 миллиарда лет назад, через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Подобный вывод в целом совпадает с текущими космологическими теориями, и дальнейшие наблюдения за подобными колебаниями, как надеются авторы статьи, помогут нам раскрыть и другие детали процесса «просветления» Вселенной.