Учените съобщиха за откриването на най-голямата надеждно измерена суперструктура във Вселената – огромна система от галактики, галактични купове и тъмна материя, свързани помежду си чрез гравитацията.

Тази структура, наречена „Кипу“, се простира на около 1.4 милиарда светлинни години – единица, измерваща разстоянието, което светлината изминава в Космоса за една година – и се състои предимно от тъмна материя – невидимото вещество, което учените откриват единствено чрез гравитационното му въздействие върху галактиките и космическите структури. Тя беше идентифицирана по време на картографирането на галактични купове – огромни групи от галактики, свързани помежду си чрез гравитацията, открити от рентгеновия спътник ROSAT. Работата беше ръководена от изследователи от Института „Макс Планк“ за извънземна физика и Института „Макс Планк“ за физика заедно с колеги от Испания и Южна Африка.

Ръководителят на проекта Ханс Бьорингер обяснява: „Ако погледнете разпределението на галактическите купове в небето в сферична обвивка с разстояние от 416 до 826 милиона светлинни години, веднага забелязвате огромна структура, която се простира от високите северни ширини до почти южния край на небето“. „Кипу“ се състои от 68 галактически купове с обща маса от около 2.4×{(10)^7} слънчеви маси, стандартна астрономическа единица, равна на масата на Слънцето. Размерът му надвишава този на „Великата стена на Слоун“, която е с дължина около 1.1 милиарда светлинни години.

Спътникът ROSAT, изстрелян през 1990 г., изигра ключова роля за това откритие. ROSAT беше първата мисия, която картографира цялото небе в рентгенови лъчи – високоенергийна форма на електромагнитно излъчване, излъчвана от изключително горещи космически среди като галактическите купове. Той създаде каталог на галактическите купове с горещия газ между галактиките, който сияе ярко в рентгеновите дължини на вълните. Йоахим Трюмпер, ръководител на проекта ROSAT, си спомня: „ Каталогът беше създаден с помощта на рентгеновия спътник ROSAT, построен от Института „Макс Планк“ за извънземна физика. През 1990 г. спътникът за първи път картографира цялото небе, използвайки рентгенов телескоп с висока разделителна способност“. През годините изследователите усъвършенстваха данните, измервайки разстояния и изготвяйки триизмерна карта на разпределението на материята. Тази карта разкри, че „Кипу“ е най-голямата известна структура в радиус от един милиард светлинни години от Земята.

Научната статия предоставя важен контекст. В нея се обяснява, че за да измерят с точност космологичните параметри – числовите величини, описващи разширяването, плътността на материята, геометрията и еволюцията на Вселената, – учените трябва да отчетат как местните мащабни структури влияят върху наблюденията. Тези ефекти включват промени в космическото микровълново фоново излъчване (CMB) – слабата остатъчна радиация от ранната вселена малко след Големия взрив, изкривявания, причинени от гравитационно лещиране, при което масивни обекти изкривяват светлината, изкривявайки пространство-времето, и въздействието на поточните движения върху константата на Хъбъл – стойността, която измерва колко бързо се разширява Вселената. Поточните движения например произтичат от концентрации на маса на разстояние до 250 мегапарсека; един мегапарсек се равнява на един милион парсека, или около 3.26 милиона светлинни години.

Екипът проведе първата оценка на цялото небе на най-големите структури на разстояния между 130 и 250 мегапарсека. Сред петте най-изявени „Кипу“ беше най-голямата, с дължина над 400 мегапарсека и маса около 2 × 1017 слънчеви маси. Тези суперструктури не са редки явления.

Те съдържат около 45% от галактическите купове, 30% от галактиките, 25% от материята и заемат 13% от космическия обем. Това означава, че те съставляват значителна част от Вселената. Изследователите също така установиха, че плътността на галактиките е по-висока около суперструктурите в сравнение с изолираните купове. Симулации, базирани на космологичния модел Lambda-CDM – стандартния модел на космологията, в който Lambda представлява тъмната енергия, а CDM означава студена тъмна материя, – показват сходни структури, което подкрепя надеждността на откритията.

Екипът отбеляза, че суперструктурите би трябвало да оставят следа върху космическото микровълново фоново излъчване чрез т.нар. интегриран ефект на Сакс-Уолф – една фина промяна в радиацията на КМФ, предизвикана, когато светлината преминава през развиващи се гравитационни полета, създадени от масивни космически структури. Те търсиха това в данните от спътника „Планк“ и откриха сигнал с очакваната сила, макар и с ниска статистическа значимост, което означава, че доказателствата са индикативни, но все още не са достатъчно силни, за да изключат възможността за случайни колебания. Гаюнг Чон подчертава: „Дори и да става дума само за корекции от няколко процента, те стават все по-важни с повишаването на точността на космологичните наблюдения“.
„Кипу“ е кръстен на системата от възли, използвана от инките за водене на записи. Структурата наподобява дълго влакно с странични нишки, много подобно на древната писменост. Името отразява и ролята на Европейската южна обсерватория в Чили, където са извършени много от измерванията на разстояния. Кипута са изложени в Чилийския музей за доколумбийско изкуство, свързвайки това космическо откритие с човешката история.

Това откритие е важно не само за картографирането на Вселената, но и за тестването на космологични модели и изучаването на еволюцията на галактиките в различни среди. То показва, че най-големите структури във Вселената могат да повлияят дори на най-прецизните измервания, които учените правят днес.

Снимка: Unsplash/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Bildbearbeitung durch J.-C. Cuillandre, G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO

Виж още: Asus дебютира със своя RAM в момента на най-голяма криза на пазара, но 880 долара за 48 GB не е цена за всеки