V největším měřítku pokrývají sítě plynných nekonečných vláken stovky milionů světelných let a spojují mohutné kupy galaxií. Ale tento plyn je tak rarifikovaný, že není možné přímo vidět.
Astronomové už léta používají k mapování jinak neviditelné hmoty kvazary - brilantní galaktická centra poháněná supermasivními černými dírami, které rychle shromažďují materiál.
Ale nyní se týmu astronomů pod vedením Khee-Gan Lee, postdokta z Institutu Maxe Plancka pro astronomii, podařilo vytvořit trojrozměrnou mapu rozsáhlé struktury vesmíru pomocí vzdálené galaxie. A výhody jsou četné.
Věda vždycky něco takového přešla: jak jasné světlo ze vzdáleného kvasaru putuje směrem k Zemi, narazí na zasahující mraky plynného vodíku a je částečně absorbováno. To ponechává tmavé absorpční linie v kvasarově spektru.
Pokud by byl vesmír statický, tmavé absorpční čáry by byly vždy umístěny na stejném místě (121 nanometrů pro tzv. Linii Lyman-alfa) v kvasarově spektru. Ale protože se vesmír rozšiřuje, vzdálený kvasar letí rychlou rychlostí pryč od Země. Tím se protahuje světlo kvasaru, takže každý zasahující oblak vodíkových plynů vtiskne svůj absorpční podpis do jiné oblasti spektra kvasaru a zanechává les linií.
Podrobná měření spekter více kvasarů blízko sebe tedy mohou skutečně odhalit trojrozměrnou povahu zasahujících vodíkových mraků. Galaxie jsou však téměř stokrát početnější než kvazary. Teoreticky by tedy měly poskytnout mnohem podrobnější mapu.
Jediným problémem je, že galaxie jsou také asi 15krát slabší než kvasary. Astronomové si tedy mysleli, že prostě nejsou dostatečně jasní, aby se dobře viděli ve vzdáleném vesmíru. Ale Lee provedl výpočty, které naznačovaly jinak.
"Překvapilo mě, když jsem zjistil, že stávající velké dalekohledy by již měly být schopny shromáždit dostatečné světlo z těchto slabých galaxií, aby zmapovaly absorpci v popředí, i když v nižším rozlišení, než jaké by bylo možné u budoucích dalekohledů," uvedl Lee ve zprávě. "Přesto by to poskytlo bezprecedentní pohled na kosmický web, který nikdy nebyl zmapován na tak velké vzdálenosti."
Lee a jeho kolegové používali dalekohled Keck I o délce 10 metrů na Mauna Kea na Havaji, aby se podívali blíže na vzdálené galaxie a na absorpci vodíku zabudovanou do jejich spektra. Ale i počasí na Havaji se může stát ošklivým.
"Byli jsme docela zklamaní, protože počasí bylo příšerné a podařilo se nám shromáždit jen pár hodin dobrých údajů," řekl spoluautor Joseph Hennawi, také z Institutu Maxe Plancka pro astronomii. "Ale podle kvality dat, když vyšel z dalekohledu, už mi bylo jasné, že experiment bude fungovat."
Tým byl schopen shromažďovat data pouze čtyři hodiny. Ale stále to bylo bezprecedentní. Dívali se na 24 vzdálených galaxií, které poskytovaly dostatečné pokrytí malé skvrny oblohy a umožnily jim spojit informace do trojrozměrné mapy.
Mapa ukazuje rozsáhlou strukturu vesmíru, když byla jen čtvrtina jeho současného věku. Tým ale doufá, že brzy analyzuje mapu pro více informací o funkci struktury - sleduje toky kosmického plynu, když se odléval od dutin a do vzdálených galaxií. Poskytne jedinečný historický záznam o tom, jak galaktické shluky a dutiny rostly z nehomogenit ve Velkém třesku.
Výsledky byly publikovány v Astrophysical Journal a jsou k dispozici online.
