Suurimmissa mittakaavoissa kaasumaisten filamenttien verkot ulottuvat satojen miljoonien valovuosien päähän yhdistäen massiiviset galaksiklusterit. Mutta tämä kaasu on niin harvinaista, että on mahdotonta nähdä suoraan.
Tähtitieteilijät ovat jo vuosien ajan käyttäneet kvaasareja - loistavia galaktisia keskuksia, joita synnyttävät supermassiiviset mustat reikät nopeasti lisääntyvästä materiaalista - muuten näkymättömän aineen kartoittamiseksi.
Mutta nyt ensimmäistä kertaa tähtitieteilijätiimi, jota johtaa Max Planckin tähtitieteen instituutin postdokumentin Khee-Gan Lee, on onnistunut luomaan kolmiulotteisen kartan maailmankaikkeuden laaja-alaisesta rakenteesta käyttämällä kaukaiset galaksit. Ja etuja on lukuisia.
Tiede on aina mennyt hiukan tällaiseen: Kun kaukaisen kvaasarin kirkas valo kulkee kohti maata, se kohtaa vetykaasujen välipilviä ja absorboituu osittain. Tämä jättää kvasarin spektriin tummat absorptioviivat.
Jos maailmankaikkeus olisi staattinen, tummat absorptioviivat sijaitsisivat aina samassa pisteessä (121 nanometriä niin kutsutulle Lyman-alfa-viivalle) kvasarin spektrissä. Mutta koska maailmankaikkeus laajenee, kaukainen kvaasari lentää nopeasti maapallolta. Tämä venyttää kvartaarin valoa siten, että kukin väliintulijana oleva vetykaasupilvi painaa absorptiosignaalinsa kvaasarin spektrin eri alueelle jättäen linjametsän.
Siksi useiden kvaasarien spektrien yksityiskohtaiset mittaukset lähellä toisiaan voivat tosiasiassa paljastaa väliintulijoiden vetypilvien kolmiulotteisen luonteen. Mutta galakseja on lähes sata kertaa enemmän kuin kvasaareja. Joten teoriassa niiden tulisi tarjota paljon tarkempi kartta.
Ainoa ongelma on, että galaksit ovat myös noin 15 kertaa vaaleampia kuin kvaasarit. Joten tähtitieteilijöiden mielestä he eivät yksinkertaisesti ole riittävän kirkkaita nähdäkseen hyvin kaukaisessa maailmankaikkeudessa. Mutta Lee suoritti laskelmat, jotka ehdottivat toisin.
"Olin yllättynyt, kun havaitsin, että olemassa olevien suurten kaukoputkien pitäisi jo pystyä keräämään riittävästi valoa näistä heikoista galakseista etualan absorption kartoittamiseksi, tosin pienemmällä resoluutiolla kuin mitä tulevaisuuden teleskoopeilla olisi mahdollista", sanoi Lee lehdistötiedotteessa. "Silti tämä tarjoaisi ennennäkemättömän kuvan kosmisesta verkosta, jota ei ole koskaan kartoitettu niin suurilla etäisyyksillä."
Lee ja hänen kollegansa käyttivät 10-metristä Keck I -kaukoputkea Mauna Keassa, Havaijilla katsomaan tarkemmin kaukaisia galakseja ja vedyn imeytymismetsää, joka oli upotettu heidän spektrinsä. Mutta jopa sää Havaijilla voi muuttua rumaksi.
"Olimme melko pettyneitä, koska sää oli kamala ja meillä onnistuimme vain keräämään muutaman tunnin hyvää tietoa", kertoi yhteistyökumppani Joseph Hennawi, myös Max Planckin tähtitieteen instituutista. "Mutta arvioidessaan tiedon laatua, kun se tuli pois kaukoputkesta, minulle oli jo selvää, että kokeilu menestyi."
Ryhmä pystyi keräämään tietoja vain neljä tuntia. Mutta se oli silti ennennäkemätöntä. He tarkastelivat 24 kaukaista galaksia, jotka tarjosivat riittävän kattavuuden pienelle taivaanpisteelle ja antoivat heille mahdollisuuden yhdistää tiedot kolmiulotteiseen karttaan.
Kartta paljastaa maailmankaikkeuden laaja-alaisen rakenteen, kun se oli vain neljäsosa nykyisestä iästään. Mutta joukkue toivoo pian jäsentävän karttaa saadaksesi lisätietoja rakenteen toiminnasta - seuraamalla kosmisen kaasun virtauksia sen kulkiessaan tyhjistä tiloista kaukaisille galakseille. Se tarjoaa ainutlaatuisen historiallisen kuvan siitä, kuinka galaksiklusterit ja tyhjät alueet kasvoivat epäyhtenäisyydestä isossa pauhassa.
Tulokset on julkaistu Astrophysical Journal -lehdessä ja ne ovat saatavilla verkossa.
