Μετρώντας τo μακρύτερο νήμα του Σύμπαντος

Χάρη σε ένα διαστημικό τηλεσκόπιο που προσφέρει ασυνήθιστα ευρυγώνια όραση, διεθνής ομάδα αστρονόμων κατάφερε να εντοπίσει ένα νήμα αραιής ύλης που εκτείνεται σε μήκος 50 εκατομμυρίων ετών φωτός, αρκετά μεγάλο για να χωρέσει 26 γαλαξίες σαν τον δικό μας. Είναι το μακρύτερο κοσμικό νήμα που έχει καταγραφεί ως σήμερα, το οποίο δείχνει να επιβεβαιώνει την κρατούσα θεωρία για τη δομή του Σύμπαντος.

Πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, η Μεγάλη Έκρηξη γέννησε τον χώρο, τον χρόνο και όλη την ύλη που σήμερα βλέπουμε στο Διάστημα. Ολόκληρο το ορατό Σύμπαν ήταν αρχικά συμπιεσμένο σε ένα υπέρπυκνο σημείο, ακαριαία όμως άρχισε να διογκώνεται σε μια σφαίρα αερίου, μέσα στην οποία η ύλη ήταν ομοιόμορφα κατανεμημένη.

Δηλαδή σχεδόν ομοιόμορφα. Κάποια σημεία της σφαίρας ήταν ελαφρώς πιο πυκνά από άλλα, και αυτός είναι ο λόγος που υπάρχουν σήμερα άστρα και πλανήτες. Και αυτό επειδή τα πυκνά σημεία ασκούσαν στο περιβάλλον ισχυρότερη βαρυτική έλξη σε σχέση με τις αραιές περιοχές, επιτρέποντάς τους να συγκεντρώνουν όλο και μεγαλύτερες ποσότητες αερίου.

Καθώς η ύλη συσσωρευόταν σε αυτές τις περιοχές, ο χώρος ανάμεσά τους γινόταν ολοένα και πιο άδειος. Στην πάροδο 13 δισεκατομμυρίων ετών, το Σύμπαν εξελίχθηκε σε κάτι που μοιάζει με σπόγγο: πυκνές περιοχές όπου συγκεντρώνονται οι γαλαξίες, τα λεγόμενα γαλαξιακά σμήνη, και μεγάλες «τρύπες» σχεδόν χωρίς καθόλου ύλη.

Αν το Σύμπαν όντως εξελίχθηκε με αυτόν τον τρόπο, τα γαλαξιακά σμήνη θα ακόμα να συνδέονται με λωρίδες αραιού αερίου, σαν νήματα από ιστό αράχνης.

Οι παρατηρήσεις (δεξιά) συμφωνούν με προσομοιώσεις του Σύμπαντος (αριστερά). Με κόκκινο εμφανίζονται τα γαλαξιακά σμήνη, με πράσινο οι άκρες κοσμικών νημάτων (Reiprich et al., Astronomy & Astrophysics)

Προηγούμενες μελέτες υπολόγιζαν ότι, παρά τη χαμηλή πυκνότητά τους, τα νήματα αυτά είναι τόσο μεγάλα ώστε περιέχουν το ήμισυ της βαρυονικής ύλης του Σύμπαντος. «Αυτή είναι η μορφή της ύλης από την οποία αποτελούνται τα άστρα, οι πλανήτες και εμείς οι ίδιοι» εξηγεί ο δρ Τόμας Ράιπριχ του Πανεπιστημίου της Βόννης, πρώτος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύεται στο The Astrophysical Journal. Εκτός από βαρυονική ύλη, το Σύμπαν εκτιμάται ότι περιέχει ακόμα μεγαλύτερες ποσότητες της λεγόμενης σκοτεινής ύλης, αυτό όμως είναι μια άλλη υπόθεση.

Ο εντοπισμός αυτών των διαγαλαξιακών νημάτων έχει αποδειχθεί δύσκολη υπόθεση λόγω της εξαιρετικά μικρής πυκνότητάς τους: το περιεχόμενό τους δεν υπερβαίνει τα δέκα σωματίδια ανά κυβικό μέτρο.

Το αέριο των νημάτων γίνεται τώρα ορατό χάρη στο eROSITA, ένα διαστημικό τηλεσκόπιο της ευρωπαϊκής διαστημικής υπηρεσίας ESA. «Το eROSITA διαθέτει πολύ ευαίσθητους ανιχνευτές για την καταγραφή των ακτίνων Χ που πηγάζουν από το αέριο των νημάτων» εξηγεί ο Ράιπριχ σε ανακοίνωση του πανεπιστημίου του.

«Έχει επίσης μεγάλο πεδίο όρασης -σαν ευρυγώνιος φακός, καταγράφει μια σχετικά μεγάλη περιοχή του ουρανού με μία μέτρηση και σε πολύ υψηλή ανάλυση. Αυτό επιτρέπει τη λήψη λεπτομερών εικόνων σε σχετικά μικρό χρόνο».

Η μελέτη εξετάζει το Abell 3391/95, ένα σύστημα από τρία γαλαξιακά σμήνη που βρίσκεται σε απόσταση 700 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Οι εικόνες που κατέγραψε το τηλεσκόπιο δείχνουν όχι μόνο τους γαλαξίες αλλά και τα νήματα που ενώνουν τα σμήνη. Ένα από αυτά έχει μήκος 50 εκατομμύρια έτη φωτός και είναι το μακρύτερο που έχει ανακαλυφθεί ως σήμερα.

Στην πραγματικότητα το νήμα μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερο, καθώς οι αστρονόμοι υποψιάζονται ότι κατέγραψαν μόνο ένα τμήμα του.

«Συγκρίναμε τις παρατηρήσεις με τα αποτελέσματα μιας υπολογιστικής προσομοίωσης που αναπαριστά την εξέλιξη του Σύμπαντος» αναφέρει ο Ράιπριχ. «Οι εικόνες του eROSITA είναι εντυπωσιακά όμοιες με τις εικόνες που δίνει ο υπολογιστής. Αυτό σημαίνει ότι το καθιερωμένο μοντέλο της εξέλιξης του Σύμπαντος είναι ορθό» καταλήγει.

Και, το κυριότερο, τα ευρήματα δείχνουν ότι η χαμένη βαρυονική ύλη του Σύμπαντος πιθανότατα όντως κρύβεται στα νήματα του κοσμικού ιστού.