Νέος τρισδιάστατος χάρτης αποκαλύπτει χιλιάδες κρυμμένους γαλαξίες στο Πρώιμο Σύμπαν

Ενότητα του εν λόγω χάρτη έντασης γραμμής. Οι ανιχνευθέντες γαλαξίες σημειώνονται με λευκά αστέρια. Το ένθετο προσομοιώνει τη δομή που υπάρχει σε αυτόν τον χάρτη μόλις γίνει μεγέθυνση και αφαιρεθεί ο θόρυβος του περιβάλλοντος από τα δεδομένα. Πίστωση:HETDEX

Παρ' όλους τους εντυπωσιακούς χάρτες που έχουν φτιάξει οι αστρονόμοι για το μακρινό σύμπαν, μεγάλο μέρος της δράσης έχει μείνει αόρατο. Οι φωτεινότεροι γαλαξίες ήταν σχετικά εύκολο να χαρτογραφηθούν. Η αμυδρή λάμψη υδρογόνου γύρω τους—μαζί με πολλούς μικρότερους γαλαξίες—δεν ήταν.

Μια νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal , τελικά το αλλάζει. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX), οι ερευνητές κατασκεύασαν έναν τρισδιάστατο χάρτη του φωτός Lyman-alpha—μια συγκεκριμένη υπεριώδη λάμψη που εκπέμπεται από το διεγερμένο υδρογόνο— όπως ήταν πριν από 9 έως 11 δισεκατομμύρια χρόνια.

Το αποτέλεσμα εκθέτει τη μεγαλύτερη εικόνα των γαλαξιακών περιβαλλόντων.

Πέρα από τους πιο φωτεινούς φάρους

Οι παραδοσιακές έρευνες γαλαξιών είναι εξαιρετικές στην εύρεση των κοσμικών που ξεχωρίζουν, αλλά χάνουν μεγάλο μέρος της αμυδρής εκπομπής που εξαπλώνεται μεταξύ και γύρω τους. Η χαρτογράφηση έντασης γραμμής ανατρέπει τη στρατηγική:αντί να εστιάζει μόνο σε μεμονωμένα ορατούς γαλαξίες, μετρά το συνδυασμένο φως από ένα ολόκληρο τμήμα του διαστήματος. Αυτό σημαίνει λιγότερες λεπτομέρειες, αλλά πολύ πληρέστερη προβολή.

"Φανταστείτε ότι βρίσκεστε σε ένα αεροπλάνο και κοιτάτε κάτω. Ο "παραδοσιακός" τρόπος για να κάνετε γαλαξιακές έρευνες είναι σαν να χαρτογραφείτε μόνο τις φωτεινότερες πόλεις:μαθαίνετε πού βρίσκονται τα μεγάλα πληθυσμιακά κέντρα, αλλά σας λείπουν όλοι όσοι ζουν στα προάστια και τις μικρές πόλεις", δήλωσε ο Julian Muñoz, επιστήμονας HETDEX στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν.

"Η χαρτογράφηση έντασης είναι σαν να βλέπεις την ίδια σκηνή μέσα από ένα μουτζουρωμένο παράθυρο αεροπλάνου:λαμβάνετε μια πιο θολή εικόνα, αλλά καταγράφετε όλο το φως και όχι μόνο τα πιο φωτεινά σημεία."

Το HETDEX στοχεύει να μελετήσει τη σκοτεινή ενέργεια χαρτογραφώντας περισσότερους από ένα εκατομμύριο φωτεινούς γαλαξίες, αλλά στην πορεία συγκέντρωσε πολύ περισσότερες πληροφορίες από ό,τι απαιτούσε αυτός ο κύριος στόχος. Η έρευνα κατέγραψε περισσότερα από 600 εκατομμύρια φάσματα και η ομάδα είχε αξιοποιήσει μόνο ένα μικρό μέρος αυτού του αρχείου.

«Χρησιμοποιούμε μόνο ένα μικρό κλάσμα όλων των δεδομένων που συλλέγουμε, περίπου το 5%,» είπε ο Δρ. Karl Gebhardt, κύριος ερευνητής HETDEX στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν. "Υπάρχει τεράστια δυνατότητα χρήσης αυτών των δεδομένων που απομένουν για πρόσθετη έρευνα."

Για αυτήν τη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτό το αχρησιμοποίητο πλήθος για να ανακτήσουν την αμυδρή εκπομπή Lyman-alpha πέρα από τους καταγεγραμμένους γαλαξίες.

Μετατροπή του θορύβου σε χάρτη

Η σφαίρα CMB χαρτογραφήθηκε από την ESA και τη Συνεργασία Planck το 2013. Προσφορά:Wikimedia Commons

Η εξαγωγή αυτού του σήματος δεν ήταν απλή. Η ομάδα κοσκίνισε περίπου μισό petabyte δεδομένων HETDEX, καθαρίζοντας τα φάσματα για να αφαιρέσει τη μόλυνση από την ατμόσφαιρα της Γης, τα αντικείμενα στο προσκήνιο και τα τεχνουργήματα οργάνων. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν τις θέσεις των γνωστών φωτεινών γαλαξιών ως οδηγούς για να ανακτήσουν την εκπομπή από πιο αμυδρά γαλαξίες και το περιβάλλον αέριο.

«Έτσι, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη θέση των γνωστών γαλαξιών ως καθοδηγητή για να προσδιορίσουμε την απόσταση των πιο αμυδρών αντικειμένων», δήλωσε ο Δρ Eiichiro Komatsu του Ινστιτούτου Max-Planck για την Αστροφυσική, ένας άλλος συν-συγγραφέας.

Η μελέτη παρακολούθησε αυτή τη λάμψη υδρογόνου σε τρεις φέτες του πρώιμου σύμπαντος. Πολλές από τις πηγές ήταν πολύ αχνές για να μπουν στον κατάλογο των γαλαξιών της έρευνας από μόνες τους, αλλά μαζί παρήγαγαν ένα σήμα αρκετά ισχυρό για μέτρηση.

Ο νέος χάρτης δίνει στους αστρονόμους έναν τρόπο να ελέγξουν αν οι θεωρίες τους για το σχηματισμό γαλαξιών ταιριάζουν με αυτό που πραγματικά έμοιαζε το σύμπαν. Μπορεί επίσης να γίνει πιο χρήσιμο όταν συνδυάζεται με άλλες έρευνες στα ίδια μέρη του ουρανού, βοηθώντας τους ερευνητές να δημιουργήσουν μια πληρέστερη εικόνα για το πώς αναπτύχθηκαν οι γαλαξίες και πώς διαδόθηκε γύρω τους το αέριο σχηματισμού άστρων.