Astronomowie sądzili, że wczesny Wszechświat był wypełniony wodorem. Czy słusznie?
Jeszcze do niedawna astronomowie byli przekonani, że wczesny Wszechświat obfitował w wodór podstawowy budulec gwiazd i galaktyk. Problem polegał na tym, że dowodów obserwacyjnych było zaskakująco mało. Nowe badania pozwoliły zwiększyć znaną liczbę halo wodorowych dziesięciokrotnie: z około 3 000 do ponad 33 000.
Międzynarodowy zespół badaczy, analizując dane z eksperymentu HETDEX (Hobby–Eberly Telescope Dark Energy Experiment), odkrył ponad 33 tysiące ogromnych halo wodoru. To dziesięciokrotny wzrost względem dotychczas znanej liczby takich struktur. Odkryte obiekty to tzw. mgławice Lymana-alfa, gigantyczne obłoki gazu otaczające galaktyki sprzed 10–12 miliardów lat, czyli z okresu nazywanego „kosmicznym południem”, gdy tempo formowania gwiazd było największe.
Przez lata badacze dysponowali zaledwie kilkoma tysiącami takich obiektów, co ograniczało możliwości analizy. Nowe wyniki, opublikowane w „The Astrophysical Journal”, pokazują, że halo wodoru nie są rzadkością, lecz powszechnym elementem młodego Wszechświata. To z kolei oznacza, że galaktyki miały dostęp do znacznie większych zasobów gazu, niż wcześniej sądzono.
Jak podkreśla Erin Mentuch Cooper, główna autorka badania, przez dwie dekady astronomowie analizowali tę samą, niewielką grupę obiektów. Dopiero HETDEX umożliwił stworzenie szerokiego katalogu, który pozwala badać nie tylko istnienie halo, ale także ich kształty, rozmiary i różnorodność.
Wykrywanie wodoru nie należy jednak do prostych zadań
Wodór sam w sobie nie emituje światła widzialnego, dlatego jego obecność można stwierdzić jedynie pośrednio, gdy zostaje „podświetlony” przez intensywne promieniowanie pobliskich galaktyk. Właśnie dlatego wcześniejsze instrumenty rejestrowały tylko najjaśniejsze przypadki, pomijając ogromną populację słabszych, lecz równie istotnych struktur.
Projekt HETDEX zmienia tę perspektywę. Wykorzystując teleskop Hobby–Eberly w Teksasie, naukowcy zmapowali ponad milion galaktyk i zgromadzili niemal pół petabajta danych. Obserwacje obejmują fragment nieba odpowiadający powierzchni ponad 2000 pełnych Księżyców, co czyni je jednymi z najbardziej rozległych w historii astronomii.
Nowo odkryte halo są niezwykle zróżnicowane. Ich średnice sięgają od kilkudziesięciu do nawet kilkuset tysięcy lat świetlnych. Niektóre przypominają proste, kuliste obłoki otaczające pojedyncze galaktyki, inne zaś tworzą złożone, nieregularne struktury obejmujące wiele układów, przypominające kosmiczne „amiby” z rozciągającymi się w przestrzeń „mackami”.
Aby je zidentyfikować, naukowcy przeanalizowali 70 tysięcy najjaśniejszych galaktyk spośród ponad 1,6 miliona wykrytych przez HETDEX. Dzięki wykorzystaniu superkomputerów udało się sprawdzić, które z nich otoczone są charakterystycznymi halo wodoru. Okazało się, że niemal połowa spełnia te kryteria, a rzeczywista liczba może być jeszcze wyższa, ponieważ najsłabsze struktury wciąż pozostają trudne do uchwycenia.
Odkrycie otwiera nowe możliwości badawcze. Zamiast zastanawiać się, gdzie znaleźć halo wodoru, astronomowie mogą teraz wybierać spośród dziesiątek tysięcy obiektów i analizować ich właściwości z niespotykaną dotąd dokładnością. To szansa na weryfikację modeli powstawania galaktyk, zrozumienie przepływu materii w młodym Wszechświecie i lepsze poznanie procesów, które ukształtowały kosmos, jaki obserwujemy dziś.
Jak zauważają badacze, dotychczasowe modele często działały tylko częściowo teraz pojawia się realna możliwość ich dopracowania lub całkowitej rewizji. Jedno jest pewne: dzięki HETDEX Wszechświat sprzed miliardów lat przestaje być mglistą hipotezą, a staje się coraz bardziej szczegółową i zrozumiałą rzeczywistością.
Źródło: Uniwersytet Teksasu w Austin
Czytaj też: Kosmiczne ambicje Półwyspu Iberyjskiego. Hiszpania inwestuje setki milionów w satelity
Grafika tytułowa: Paxton Tomko / Unsplash
