Vũ trụ được thấm nhuần bởi một mạng lưới rộng lớn, vô hình, những đường gân của nó len lỏi trong không gian. Nhưng mặc dù tổ chức các vấn đề chúng ta nhìn thấy trong không gian, trang web tối này là vô hình. Đó là bởi vì nó được tạo thành từ vật chất tối, tạo ra lực hấp dẫn nhưng không phát ra ánh sáng.
Đó là, web là vô hình cho đến bây giờ. Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã chiếu sáng một số góc tối nhất của vũ trụ.
Dệt web
Một thời gian dài trước đây, vũ trụ nóng hơn, nhỏ hơn và dày đặc hơn so với bây giờ. Trung bình, nó cũng nhàm chán hơn nhiều. Không có nhiều sự thay đổi về mật độ từ nơi này sang nơi khác. Chắc chắn, không gian tổng thể chật chội hơn nhiều, nhưng trong vũ trụ trẻ, bất kể bạn đi đâu, mọi thứ đều giống nhau.
Nhưng có sự khác biệt nhỏ, ngẫu nhiên về mật độ. Những cốm đó có lực hấp dẫn lớn hơn một chút so với khu vực lân cận của chúng, và vì vậy vật chất có xu hướng chảy vào chúng. Phát triển lớn hơn theo cách này, họ đã phát triển một ảnh hưởng hấp dẫn thậm chí còn mạnh mẽ hơn, kéo theo nhiều vật chất hơn, khiến chúng trở nên lớn hơn, và cứ như vậy trong hàng tỷ năm. Đồng thời, khi cốm lớn lên, không gian giữa chúng trống rỗng.
Trong suốt thời gian vũ trụ, người giàu trở nên giàu hơn và người nghèo trở nên nghèo hơn.
Cuối cùng, các mảng dày đặc đã phát triển để trở thành những ngôi sao, thiên hà và cụm sao đầu tiên, trong khi không gian giữa chúng trở thành những khoảng trống vũ trụ vĩ đại.
Bây giờ, 13,8 tỷ năm trong dự án xây dựng lớn này, công việc vẫn chưa hoàn thành. Vật chất vẫn đang chảy ra khỏi các lỗ rỗng, nối các nhóm thiên hà đang chảy thành các cụm dày đặc, phong phú. Những gì chúng ta có ngày nay là một mạng lưới rộng lớn, phức tạp của các sợi vật chất: mạng lưới vũ trụ.
Một ánh sáng trong bóng tối
Phần lớn vật chất trong vũ trụ của chúng ta là bóng tối; nó không tương tác với ánh sáng hoặc với bất kỳ vật chất "bình thường" nào mà chúng ta thấy là những ngôi sao và đám mây khí và những thứ thú vị khác. Kết quả là, phần lớn web vũ trụ hoàn toàn vô hình đối với chúng ta. May mắn thay, nơi các vật chất tối, nó cũng kéo theo một số vật chất thường xuyên để tham gia vào cuộc vui.
Trong các túi dày đặc nhất trong vũ trụ của chúng ta, nơi những tiếng thì thầm hấp dẫn của vật chất tối đã ảnh hưởng đủ đến vật chất thường xuyên để kết lại, chúng ta thấy ánh sáng: Vật chất thường xuyên tự biến thành sao.
Giống như một ngọn hải đăng trên một bờ biển đen, xa xôi, các ngôi sao và thiên hà cho chúng ta biết nơi vật chất tối ẩn giấu, cho chúng ta một phác thảo ma quái về cấu trúc thực sự của web vũ trụ.
Với quan điểm thiên vị này, chúng ta có thể dễ dàng nhìn thấy các cụm. Chúng bật ra như những thành phố khổng lồ nhìn thấy từ một chuyến bay mắt đỏ. Chúng tôi biết chắc chắn có một lượng vật chất tối cực lớn trong các cấu trúc đó, vì bạn cần rất nhiều lực hấp dẫn để kết hợp nhiều thiên hà với nhau.
Và ở phía đối diện của quang phổ, chúng ta có thể dễ dàng phát hiện ra các khoảng trống; họ là nơi mà tất cả các vấn đề không. Bởi vì không có thiên hà để chiếu sáng những không gian này, nên chúng ta biết rằng chúng, thực sự rộng lớn, thực sự trống rỗng.
Nhưng sự vĩ đại của mạng lưới vũ trụ nằm ở những đường nét tinh tế của chính những sợi tơ. Trải dài hàng triệu năm ánh sáng, những dải thiên hà mỏng này hoạt động giống như những xa lộ vũ trụ vĩ đại xuyên qua những khoảng trống đen, nối các cụm đô thị sáng.
Qua một ống kính mờ
Những sợi tơ trong web vũ trụ là phần khó nhất của web để nghiên cứu. Họ có một số thiên hà nhưng không nhiều. Và họ có tất cả các loại độ dài và định hướng; trong khi so sánh, các cụm và khoảng trống là hình học của trẻ em. Vì vậy, mặc dù chúng ta đã biết về sự tồn tại của sợi, thông qua các mô phỏng trên máy tính, trong nhiều thập kỷ, chúng ta đã có một khoảng thời gian khó khăn thực sự, bạn biết đấy, khi nhìn thấy chúng.
Tuy nhiên, gần đây, một nhóm các nhà thiên văn học đã đạt được một bước tiến lớn trong việc lập bản đồ web vũ trụ của chúng ta, công bố kết quả của họ vào ngày 29 tháng 1 lên cơ sở dữ liệu arXiv. Đây là cách họ đi kinh doanh:
Đầu tiên, họ lấy một danh mục được gọi là các thiên hà đỏ phát sáng (LRGs) từ khảo sát Khảo sát Quang phổ Dao động Baryon (BOSS). Các tàu vũ trụ là những con thú khổng lồ của các thiên hà và chúng có xu hướng ngồi ở trung tâm của các đốm đen dày đặc của vật chất tối. Và nếu các LRG ngồi ở các khu vực dày đặc nhất, thì các đường nối với chúng phải được tạo thành từ các sợi nhỏ hơn.
Nhưng nhìn chằm chằm vào khoảng trống giữa hai LRG sẽ không hiệu quả; Không có nhiều thứ ở đó. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã lấy hàng ngàn cặp LRG, sắp xếp lại chúng và xếp chúng lên nhau để tạo thành một hình ảnh tổng hợp.
Sử dụng hình ảnh xếp chồng lên nhau này, các nhà khoa học đã đếm tất cả các thiên hà mà họ có thể nhìn thấy, cộng lại tổng đóng góp ánh sáng của chúng. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu đo lường bao nhiêu vật chất bình thường tạo thành các sợi giữa các LRG. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã xem xét các thiên hà đằng sau các sợi tơ, và đặc biệt, về hình dạng của chúng.
Khi ánh sáng từ các thiên hà nền đó xuyên qua các sợi tơ xen kẽ, lực hấp dẫn từ vật chất tối trong các sợi đó nhẹ nhàng đẩy nhẹ ánh sáng, làm thay đổi hình ảnh của các thiên hà đó một chút. Bằng cách đo lượng dịch chuyển (được gọi là "cắt" của các nhà khoa học), nhóm nghiên cứu đã có thể ước tính lượng vật chất tối trong sợi.
Biện pháp đó xếp hàng với các dự đoán lý thuyết (một điểm khác cho sự tồn tại của vật chất tối). Các nhà khoa học cũng xác nhận rằng các sợi tơ không hoàn toàn tối. Với mỗi khối lượng có giá trị 351 mặt trời trong các dây tóc, có sản lượng ánh sáng trị giá 1 mặt trời.
Đó là một bản đồ thô sơ của các sợi, nhưng nó là bản đầu tiên, và nó chắc chắn cho thấy rằng trong khi mạng vũ trụ của chúng ta chủ yếu là tối, thì nó không hoàn toàn màu đen.
Paul M. Sutter là nhà vật lý thiên văn tại SUNY Stony Brook và Viện Flatiron, người dẫn chương trình Ask a Spaceman và Space Radio, đồng thời là tác giả của Your Place in the Universe.
