Κοσμική ανατροπή: Οι επιστήμονες βρήκαν χιλιάδες γιγάντιους σχηματισμούς αερίου υδρογόνου

Το πείραμα HETDEX (The Eberly Telescope Dark Energy Experiment) κατέγραψε δεκάδες χιλιάδες γιγάντιους σχηματισμούς αερίου υδρογόνου, γνωστούς ως νεφελώματα Lyman-alpha, γύρω από γαλαξίες που σχηματίστηκαν πριν από 10 έως 12 δισεκατομμύρια χρόνια. Η περίοδος αυτή, γνωστή ως Κοσμικό Μεσημέρι, ήταν η εποχή κατά την οποία οι γαλαξίες αναπτύσσονταν με τον ταχύτερο ρυθμό τους, αξιοποιώντας τεράστια αποθέματα υδρογόνου – το βασικό δομικό στοιχείο των άστρων.

Εκρηκτική αύξηση στον αριθμό των ανιχνευμένων αερίων «άλως»

Σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό The Astrophysical Journal, ο αριθμός των γνωστών αερίων «άλως» αυξήθηκε κατά δέκα φορές, από περίπου 3.000 σε περισσότερες από 33.000. Η ανακάλυψη αυτή επιβεβαιώνει ότι οι δομές αυτές δεν αποτελούν σπάνια φαινόμενα, αλλά ευρέως διαδεδομένα στοιχεία του πρώιμου σύμπαντος.

Η επικεφαλής της έρευνας και διαχειρίστρια δεδομένων του HETDEX, Erin Mentuch Cooper, δήλωσε: “Εδώ και περίπου 20 χρόνια αναλύουμε τα ίδια λίγα αντικείμενα. Το HETDEX μας επιτρέπει να εντοπίζουμε πολύ περισσότερες άλω και να μετράμε τα σχήματα και τα μεγέθη τους. Έτσι δημιουργήσαμε έναν εξαιρετικό στατιστικό κατάλογο.”

Γιατί οι άλω υδρογόνου είναι τόσο δύσκολο να εντοπιστούν

Το αέριο υδρογόνο είναι δύσκολο να παρατηρηθεί, καθώς δεν εκπέμπει δικό του φως. Όταν όμως βρίσκεται κοντά σε πηγές έντονης ενέργειας, όπως γαλαξίες γεμάτους αστέρες που εκπέμπουν υπεριώδη ακτινοβολία, μπορεί να αρχίσει να λάμπει. Η ανίχνευσή του απαιτεί ακριβή όργανα και πολύ χρόνο παρατήρησης, κάτι που καθιστά τη διαδικασία ιδιαίτερα απαιτητική.

Προηγούμενες έρευνες είχαν εντοπίσει μόνο τα πιο φωτεινά και ακραία παραδείγματα αυτών των δομών, αφήνοντας μεγάλο κενό γνώσης για τις ενδιάμεσες μορφές. Οι στοχευμένες παρατηρήσεις πρώιμων γαλαξιών συνήθως επικεντρώνονται τόσο πολύ που «κόβουν» τις μεγαλύτερες άλω από το πεδίο θέασης.

Η ισχύς και η εμβέλεια του HETDEX

Οι παρατηρήσεις του HETDEX, που πραγματοποιούνται με το Τηλεσκόπιο Hobby-Eberly στο Παρατηρητήριο McDonald, γεφυρώνουν αυτό το κενό, χαρτογραφώντας τη θέση περισσότερων από ένα εκατομμύριο γαλαξιών στο πλαίσιο της μελέτης της σκοτεινής ενέργειας.

Ο Karl Gebhardt, κύριος ερευνητής του HETDEX και πρόεδρος του Τμήματος Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Ώστιν, εξήγησε: “Έχουμε συλλέξει σχεδόν μισό πεταμπάιτ δεδομένων, όχι μόνο για τους γαλαξίες αλλά και για τις περιοχές ανάμεσά τους. Οι παρατηρήσεις μας καλύπτουν περιοχή ίση με 2.000 πανσέληνους. Το εύρος είναι τεράστιο και πρωτοφανές.”

Ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Dustin Davis πρόσθεσε: “Το τηλεσκόπιο Hobby-Eberly είναι ένα από τα μεγαλύτερα στον κόσμο και το όργανο του HETDEX παράγει 100.000 φάσματα σε κάθε παρατήρηση. Διαθέτουμε έτσι τεράστιο όγκο δεδομένων και πλήθος συναρπαστικών ευρημάτων που περιμένουν να ανακαλυφθούν.”

Χαρτογράφηση χιλιάδων κοσμικών «αμοιβάδων»

Οι νεοανακαλυφθείσες άλω εκτείνονται από δεκάδες έως εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός. Ορισμένες περιβάλλουν έναν μόνο γαλαξία, ενώ άλλες σχηματίζουν ακανόνιστες δομές με πολλούς γαλαξίες. “Αυτές είναι οι πιο ενδιαφέρουσες,” ανέφερε η Mentuch Cooper. “Μοιάζουν με τεράστιες αμοιβάδες με προεκτάσεις που απλώνονται στο διάστημα.”

Η ομάδα επέλεξε τους 70.000 πιο φωτεινούς από τους 1,6 εκατομμύρια πρώιμους γαλαξίες που έχουν εντοπιστεί μέχρι στιγμής από το HETDEX και, με τη βοήθεια υπερυπολογιστών, αναζήτησε ενδείξεις ύπαρξης άλω γύρω τους. Σχεδόν οι μισοί παρουσίασαν τέτοια χαρακτηριστικά, ποσοστό που πιθανότατα υποτιμά την πραγματική έκταση του φαινομένου.

Τι μπορούν να αποκαλύψουν οι νέες ανακαλύψεις

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η ανακάλυψη των 33.000 άλω θα αποτελέσει πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη της εξέλιξης του πρώιμου σύμπαντος, της κατανομής της ύλης και της δυναμικής των κοσμικών δομών. Όπως σημείωσε ο Davis, “Υπάρχουν μοντέλα που περιγράφουν ικανοποιητικά αυτή την εποχή, αλλά με κενά και ασυνέπειες. Τώρα μπορούμε να εστιάσουμε σε μεμονωμένες άλω, να εξετάσουμε λεπτομερώς τη φυσική τους και να επανεκτιμήσουμε τα θεωρητικά μας μοντέλα.”