Tworzenie bardziej szczegółowych map sieci kosmicznych
Nasz wszechświat przypomina ogromną, trójwymiarową pajęczynę, utworzoną ze złożonej sieci gromad galaktyk, połączonych nitkami gazu i ciemnej materii znanymi jako włókna. Naukowcy mogą śledzić tę „kosmiczną sieć” dzięki optycznym projektom badawczym galaktyk, które ujawniają włókna, oraz danym rentgenowskim, które pozwalają dostrzec gorący gaz wydobywający się ze skupisk galaktyk. Chociaż w ostatnich dziesięcioleciach znacznie poszerzyliśmy naszą wiedzę na temat kosmicznej sieci, wciąż pozostaje wiele do odkrycia. W ramach projektu MEMORY, który był realizowany przy wsparciu programu działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (MSCA), badacze analizowali, jak materia przemieszcza się i ewoluuje w kosmicznej sieci, korzystając z danych rentgenowskich z teleskopu eROSITA(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Skupiliśmy się na gromadach galaktyk, które rosną, przyciągając materię wzdłuż włókien” – mówi Nicola Malavasi, były stypendysta programu MSCA i kierownik projektu MEMORY, obecnie badacz podoktorancki w Instytucie Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”. „Z tego powodu podejrzewaliśmy, że liczba włókien połączonych z gromadą może być ściśle powiązana z jej masą” — dodaje. Zespół postanowił sprawdzić, jak silna jest ta zależność i czy ma ona również zastosowanie w przypadku dwóch skrajnych typów struktur: grup galaktyk o mniejszej masie oraz największych struktur we wszechświecie, zwanych „supergromadami” — gigantycznymi zbiorowiskami gromad galaktyk.
Wykorzystanie danych rentgenowskich do badań supergromad
Prace rozpoczęły się od trudnego zadania wykrycia samej kosmicznej sieci. Wykorzystano do tego rozkład galaktyk jako znaczników jej ukrytej struktury. Dzięki temu naukowcy mogli sporządzić mapę włókien dla rozległej części wszechświata, a następnie wykorzystali ją do obliczeń, ile włókien łączy się z gromadami galaktyk wykrytymi przez teleskop eROSITA. „Analiza ta stanowiła szczególne wyzwanie, ponieważ katalog gromad z misji eROSITA obejmuje mniej więcej połowę nieba” — wyjaśnia Esra Bulbul, profesor nadzwyczajna w Instytucie Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka. Następnie zespół ustalił zależność między masą gromady a liczbą powiązanych z nią włókien. W przypadku supergromad naukowcy skupili się na mniejszym obszarze nieba, dla którego dane z projektu Sloan Digital Sky Survey(odnośnik otworzy się w nowym oknie) pokrywają się z obserwacjami z misji eROSITA. Porównali swoje nowe mapy włókien z istniejącym katalogiem supergromad i wykorzystali dane z misji eROSITA do zbadania rozprzestrzeniania się gazu między gromadami galaktyk należącymi do tej samej supergromady.
Odkrycie związku między masą gromady a włóknami
Jednym z najważniejszych odkryć było wykazanie wyraźnego związku między masą gromad galaktyk a liczbą przyłączonych do nich włókien. Wyniki te są obecnie przygotowywane do publikacji. „Nasza analiza wykazała, że głównym ograniczeniem nie jest już liczba dostępnych gromad galaktyk, jak to miało miejsce we wcześniejszych badaniach, ale jakość pomiarów odległości galaktyk wykorzystywanych do odtworzenia kosmicznej sieci” — zauważa Malavasi. W idealnym przypadku analiza ta opierałaby się na bardzo precyzyjnych obserwacjach spektroskopowych, jednak ponieważ żadne inne badanie nie dorównuje rozmiarom zbioru danych z misji eROSITA, zespół musiał oprzeć się na mniej precyzyjnych fotometrycznych przesunięciach ku czerwieni (pomiarach pozwalających określić, jak daleko znajdują się galaktyki). „Nasze wyniki wskazują zatem na potrzebę przeprowadzenia nowych badań astronomicznych na dużą skalę, które obejmowałyby dokładniejsze pomiary przesunięcia ku czerwieni galaktyk, aby rozwinąć tę dziedzinę poza dzisiejszy stan wiedzy” — zauważa Bulbul.
Poszerzanie wiedzy na temat kosmicznej sieci
W przyszłości zespół ma nadzieję wykorzystać wyniki nowych badań spektroskopowych do udoskonalenia rekonstrukcji kosmicznej sieci i włókien. „Zamierzamy równolegle rozszerzać te badania na większe przesunięcia ku czerwieni, co pozwoli nam zbadać, jak sieć kosmiczna i jej powiązania ewoluowały w jeszcze wcześniejszych okresach historii wszechświata” — mówi Malavasi.
