Ανακαλύφθηκε τεράστιο γαλαξιακό νήμα:Η μεγαλύτερη περιστρεφόμενη δομή στο Σύμπαν;

Αυτός ο περιστρεφόμενος κλάδος του κοσμικού ιστού συνδέει 14 γαλαξίες μεταξύ τους. Credit:Lyla Jung.

Σε μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη, αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το ραδιοτηλεσκόπιο MeerKAT της Νότιας Αφρικής εντόπισαν ποιο θα μπορούσε να είναι το μεγαλύτερο περιστρεφόμενο αντικείμενο που έχει παρατηρηθεί ποτέ στο διάστημα. Το ίδιο το αντικείμενο είναι ένα τεράστιο σκέλος του κοσμικού ιστού, με μια λεπτή γραμμή από 14 πλούσιους σε αέρια γαλαξίες που τρέχουν κατά μήκος του σαν χάντρες σε μια χορδή. Η δομή βρίσκεται περίπου 140 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά και εκτείνεται σε δεκάδες εκατομμύρια έτη φωτός.

Τι είναι τα κοσμικά νήματα;

Προσομοίωση ηλεκτρονικών νημάτων γαλαξιών, τοίχων και κενών που σχηματίζουν δομές που μοιάζουν με ιστό σε όλο το σύμπαν σε μια μελέτη του 2014 στο UCLA. Πίστωση:Andrew Pontzen/Fabio Governato, UCLA

Στη μεγαλύτερη κλίμακα, το σύμπαν μοιάζει με ένα δίκτυο. Οι πολυσύχναστες περιοχές συνδέονται μέσω μακριών γεφυρών που μοιάζουν με νήματα. Αυτές οι γέφυρες είναι κοσμικά νήματα:Τεράστιες λωρίδες όπου η ύλη είναι πιο συγκεντρωμένη από τις πιο κενές περιοχές γύρω τους. Με την πάροδο του χρόνου, η βαρύτητα σπρώχνει αέρια και γαλαξίες κατά μήκος αυτών των λωρίδων προς πολυσύχναστες διασταυρώσεις, διαμορφώνοντας τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται οι γαλαξίες.

Η πρώτη ένδειξη της ομάδας για την ύπαρξη του αντικειμένου ήταν μια ασυνήθιστη ευθυγράμμιση σε βαθιά ραδιοφωνικά δεδομένα:14 κοντινοί γαλαξίες πλούσιοι σε ατομικό υδρογόνο διατεταγμένοι σε μια ασυνήθιστα ευθεία, στενή αλυσίδα. Οι ερευνητές περιγράφουν την εσωτερική χορδή ως μήκος περίπου 5,5 εκατομμυρίων ετών φωτός και «μόνο» περίπου 117.000 έτη φωτός πλάτους - αν και εξακολουθεί να είναι ευρύτερο από τον Γαλαξία. Σε αυτήν την κλίμακα, το «λεπτό ξυράφι» δεν είναι υπερβολή.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές έκαναν σμίκρυνση χρησιμοποιώντας σημαντικές οπτικές έρευνες γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένου του Φασματοσκοπικού Οργάνου Σκοτεινής Ενέργειας και του Ψηφιακού Ουρανού Sloan Survey. Αυτός ο ευρύτερος χάρτης έδειξε ότι η αλυσίδα των 14 γαλαξιών βρίσκεται μέσα σε ένα πολύ μεγαλύτερο κοσμικό νήμα που εντοπίζεται από εκατοντάδες γαλαξίες και φτάνει περίπου τα 50 εκατομμύρια έτη φωτός από άκρη σε άκρη. Η στενή αλυσίδα δεν είναι ολόκληρο το νήμα. είναι ένας καθαρός δείκτης που βρίσκεται μέσα σε μια πολύ ευρύτερη δομή.

Γιατί το MeerKAT και το υδρογόνο έκαναν τη διαφορά

Το MeerKAT μπορεί να ανιχνεύσει αμυδρή ραδιοεκπομπή από ατομικό υδρογόνο, το πιο κοινό στοιχείο στο σύμπαν και βασικό συστατικό για το σχηματισμό άστρων. Το υδρογόνο βοηθά επίσης στην παρακολούθηση της κίνησης. Όταν ένας γαλαξίας περιστρέφεται, το αέριο υδρογόνο από τη μία πλευρά του δίσκου του κινείται προς το μέρος μας ενώ η άλλη πλευρά απομακρύνεται, μετατοπίζοντας το ραδιοσήμα κατά μήκος του γαλαξία. Αυτό επιτρέπει στους αστρονόμους να χαρτογραφούν πώς περιστρέφεται ένας δίσκος, όχι μόνο το σημείο που βρίσκεται.

Εδώ, οι πλούσιοι σε υδρογόνο γαλαξίες λειτουργούσαν σαν πινακίδες. Μόλις τοποθετήθηκαν αυτές οι πινακίδες, οπτικοί κατάλογοι γέμισαν τον περιβάλλοντα χώρο και εντόπισαν το νήμα πολύ πέρα από το βαθύτερο αποτύπωμα του ραδιοφώνου.

Το βασικό αποτέλεσμα δεν είναι μόνο ότι οι γαλαξίες περιστρέφονται, αλλά και ότι το νήμα μπορεί να περιστρέφεται ως σύνολο. Οι ερευνητές συνέκριναν τις κινήσεις των γαλαξιών στις αντίθετες πλευρές της κεντρικής γραμμής του νήματος. Βρήκαν μια διαίρεση:οι γαλαξίες στη μία πλευρά τείνουν να απομακρύνονται ελαφρώς από εμάς, ενώ οι γαλαξίες στην άλλη πλευρά τείνουν να κινούνται ελαφρώς προς εμάς. Αυτή η αντίθεση ταιριάζει με αυτό που θα παρήγαγε η περιστροφή, όπως ένα αργό καρουσέλ όπου η μια άκρη πλησιάζει και η άλλη υποχωρεί.

Από αυτό το μοτίβο ταχύτητας, η ομάδα υπολογίζει μια ταχύτητα περιστροφής περίπου 110 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο (περίπου 246.000 μίλια την ώρα).

Η μελέτη αναφέρει επίσης ότι πολλές από τις κατευθύνσεις περιστροφής των γαλαξιών ευθυγραμμίζονται με το νήμα πιο έντονα από ό,τι προβλέπουν οι κοινές προσομοιώσεις υπολογιστή. Με απλά λόγια, οι γαλαξίες δεν φαίνονται τυχαία προσανατολισμένοι. Οι περιστροφές τους φαίνονται δεμένες με το σκέλος που ζουν, υπονοώντας ότι τα περιβάλλοντα νήματος μπορούν να διαμορφώσουν την περιστροφή για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα - ή πιο έντονα - από ό,τι συνήθως επιτρέπουν τα μοντέλα.

«Αυτό που κάνει αυτή τη δομή εξαιρετική δεν είναι μόνο το μέγεθός της, αλλά ο συνδυασμός ευθυγράμμισης περιστροφής και περιστροφικής κίνησης», δήλωσε η Lyla Jung, συν-επικεφαλής συγγραφέας στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.

"Μπορείτε να το παρομοιάσετε με τη βόλτα με τα φλιτζάνια τσαγιού σε ένα θεματικό πάρκο. Κάθε γαλαξίας είναι σαν ένα φλιτζάνι τσαγιού που περιστρέφεται, αλλά ολόκληρη η πλατφόρμα - το κοσμικό νήμα - περιστρέφεται επίσης. Αυτή η διπλή κίνηση μας δίνει σπάνια εικόνα για το πώς οι γαλαξίες αποκτούν την περιστροφή τους από τις μεγαλύτερες δομές στις οποίες ζουν."

Γιατί αυτό έχει σημασία για το σχηματισμό γαλαξιών

Οι αστρονόμοι βλέπουν ήδη τα κοσμικά νήματα ως οδούς παροχής αερίου. Εάν ένα νήμα φέρει μια συνεκτική συστροφή, μπορεί επίσης να περάσει γωνιακή ορμή - περιστροφή - στους γαλαξίες που αναπτύσσονται μέσα του. Η συν-επικεφαλής συγγραφέας Madalina Tudorache περιέγραψε το σύστημα ως «ένα απολιθωμένο αρχείο κοσμικών ροών», που σημαίνει ότι διατηρεί ενδείξεις σχετικά με το πώς η κίνηση στον κοσμικό ιστό μπορεί να επηρεάσει τους γαλαξίες.

Οι ερευνητές περιγράφουν επίσης το νήμα ως σχετικά νέο και όχι πολύ διαταραγμένο, με πολλούς γαλαξίες πλούσιους σε αέρια και σημάδια εύρυθμης κίνησης. Σε πυκνότερες περιοχές, οι αλληλεπιδράσεις των γαλαξιών μπορούν να ανακατεύσουν τις κατευθύνσεις περιστροφής και να θολώσουν οποιοδήποτε τακτοποιημένο σήμα ευθυγράμμισης.

Επί του παρόντος, αυτό είναι ένα ασυνήθιστα σαφές παράδειγμα που αποκαλύπτεται από την επικάλυψη της χαρτογράφησης σε βάθος υδρογόνου και των ευρειών οπτικών ερευνών. Η ομάδα αναμένει να εμφανιστούν περισσότερα περιστρεφόμενα νήματα καθώς βαθαίνουν οι παρατηρήσεις του MeerKAT και επεκτείνονται οι κατάλογοι γαλαξιών. Εάν πολλοί άλλοι εμφανίσουν μαζική περιστροφή και ευθυγραμμισμένες περιστροφές γαλαξιών, οι αστρονόμοι θα έχουν μια πιο έντονη δοκιμή για το πόσο καλά οι προσομοιώσεις αποτυπώνουν τον τρόπο με τον οποίο ο κοσμικός ιστός μεταβιβάζει την κίνηση προς τα κάτω στους γαλαξίες.

Τα ευρήματα εμφανίστηκαν στις Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας .