如何才能繪製出宇宙網?需要類星體亮度投射才能完成

2020-12-18 山川異域合作共贏

宇宙網的最佳影像,天文學家利用星系投射的新恆星發出的光,繪製出了距地球120億光年的宇宙網的一部分。

萬有引力將宇宙編織成宇宙網。充滿年輕宇宙的原始氣體坍塌成膨脹的碎片,然後變成細絲,被巨大的空隙隔開。在非常大的規模上,這種氣體的質地像肥皂泡或纏結的蜘蛛網。

即使計算機模擬在幾十年前首次揭示了這種大規模結構,也很難將其描述出來。可以輕鬆地看到來自星系和星系團的光,但是從一個星團到另一個星團的稀疏氣體在很大程度上逃避了探測。

藉助最先進的地面儀器,情況正在發生變化。宇宙只有20億年歷史的宇宙網圖像。

點亮網絡

天文學家知道宇宙網的存在是因為他們間接檢測到了它。如果您從遠處的一處明亮光源觀察宇宙網,則光源的光線將顯示出沿途截取的所有細絲所形成的氫吸收線的「森林」。

但是那裡沒有很多明亮,遙遠的資源。而且星系之間的氣體是如此分散,它本身不會發出太多光。

除非是氣體會被銀河「超大號手電筒」——類星體照亮。充滿新生恆星的星系破裂或擁有一個令人討厭的黑洞的星系將照亮它們的周圍環境,並輻射周圍的稀薄氫氣。

這是以前做過的-UM 287星系充當「超大號手電筒」——類星體,可以點亮150萬光年長的燈絲。但是現在,梅哈塔(Umehata)和同事們在更大範圍內對同一件事進行了想像。

「超大號手電筒」——類星體

使用智利南部歐洲天文臺的超大望遠鏡上的多單元光譜瀏覽器(MUSE),對一個遙遠的星系集合進行了歸零,這些星系統稱為SSA22,它的光需要120億光年才能到達地球。銀河系本身非常耀眼,有新生恆星,黑洞活動或兩者兼有。從這些星系中湧出的光照亮了星系之間的氣體,從而增加了氣體的發射。

MUSE檢測到了星系周圍的氫氣(這是與星繫結合的氣體)發出的明亮色塊,以及連接星系的較暗色塊。較弱的輻射大部分來自兩條垂直穿過圖像的燈絲,延伸了約300萬光年。(我們看到此長度投影到二維平面上,因此總範圍可能甚至更長。)

天文學家計算得出,這個宇宙網區域包含一萬億個太陽氣體。而且,這種氣體不會保持靜止。這些氣體很可能會滴落到星繫上,助長其恆星形成和黑洞活動。

來自於默哈塔(Umehata)等人的觀察。不過是冰山的一角,其他類似的明亮結構最終將被識別和觀察到。

然而,具有諷刺意味的是,到目前為止,對宇宙網的觀察仍將限於遙遠的早期宇宙。紫外線波長的光穿過不斷膨脹的宇宙時,將伸展到可見光甚至紅外線波長。要觀察附近的宇宙網,我們需要獲得被地球大氣層阻擋的紫外線波長。

通過觀察氣體排放來探測整個宇宙的歷史,需要一個探測器級的紫外線衛星,這需要將大型紫外線望遠鏡送入太空,這在後勤和財務方面都具有挑戰性。

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