Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một tua khí nóng khổng lồ nối liền bốn cụm thiên hà và trải dài 23 triệu năm ánh sáng, dài gấp 230 lần thiên hà của chúng ta. Với khối lượng gấp 10 lần Ngân Hà, cấu trúc dạng sợi này chiếm phần lớn "vật chất bị mất" của vũ trụ, cuộc tìm kiếm đã khiến các nhà khoa học bối rối trong nhiều thập kỷ.
"Vật chất bị mất" này khôngđề cập đến vật chất tối, thứ bí ẩn vẫn vô hình vì không tương tác với ánh sáng (đáng buồn thay, đó vẫn là một câu đố chưa có lời giải). Thay vào đó, đó là "vật chất thông thường" được tạo thành từ các nguyên tử, bao gồm electron, proton và neutron (gọi chung là baryon) tạo nên các ngôi sao, hành tinh, mặt trăng và cơ thể chúng ta.
Trong nhiều thập kỷ, các mô hình vũ trụ tốt nhất của chúng ta đã gợi ý rằng một phần ba vật chất baryon đáng lẽ phải có trong vũ trụ đang bị mất. Phát hiện về vật chất còn thiếu này cho thấy mô hình vũ trụ tốt nhất của chúng ta từ trước đến nay vẫn đúng. Nó cũng có thể tiết lộ thêm về "Mạng lưới vũ trụ", cấu trúc rộng lớn mà toàn bộ các thiên hà phát triển và tập hợp trong các kỷ nguyên đầu tiên của vũ trụ 13,8 tỷ năm tuổi của chúng ta.
Các mô hình vũ trụ đã đề cập ở trên, bao gồm mô hình chuẩn của vũ trụ học, từ lâu đã đưa ra ý tưởng rằng vật chất baryon còn thiếu của vũ trụ bị nhốt trong các sợi khí khổng lồ trải dài giữa các túi không gian dày đặc nhất.
Mặc dù các nhà thiên văn học đã từng nhìn thấy những sợi này trước đây, nhưng thực tế là chúng mờ nhạt có nghĩa là ánh sáng đã bị các nguồn khác như thiên hà và các quasar siêu lớn được cung cấp năng lượng từ lỗ đen làm trôi mất. Điều đó có nghĩa là các đặc điểm của những sợi này vẫn còn khó nắm bắt.
Nhưng giờ đây, một nhóm các nhà thiên văn học lần đầu tiên có thể xác định được các đặc tính của một trong những sợi này, liên kết bốn cụm thiên hà trong vũ trụ địa phương. Bốn cụm này đều là một phần của Siêu cụm Shapley, một tập hợp hơn 8.000 thiên hà tạo thành một trong những cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ gần đó.
"Lần đầu tiên, kết quả của chúng tôi gần giống với những gì chúng tôi thấy trong mô hình vũ trụ hàng đầu của mình - điều chưa từng xảy ra trước đây", trưởng nhóm Konstantinos Migkas của Đài quan sát Leiden ở Hà Lan cho biết trong một tuyên bố. "Có vẻ như các mô phỏng đã đúng từ đầu".
Sợi dây tóc kéo dài theo đường chéo qua Siêu cụm hình dạng.
Điều quan trọng đối với việc mô tả sợi dây tóc này là dữ liệu tia X từ XMM-Newton và Suzaku, tạo nên một cặp kính thiên văn tuyệt vời.
Trong khi Suzaku, một vệ tinh của Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA), lập bản đồ ánh sáng tia X trên một vùng không gian rộng lớn, thì Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) vận hành XMM-Newton đã phóng to các điểm tia X từ các lỗ đen siêu lớn nằm bên trong sợi dây tóc, "làm ô nhiễm" nó.
"Nhờ XMM-Newton, chúng tôi có thể xác định và loại bỏ các chất gây ô nhiễm vũ trụ này, vì vậy chúng tôi biết rằng chúng tôi đang nhìn vào khí trong sợi dây tóc và không có gì khác", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà nghiên cứu của Đại học Bonn Florian Pacaud cho biết. "Cách tiếp cận của chúng tôi thực sự thành công và cho thấy sợi dây này chính xác như chúng tôi mong đợi từ các mô phỏng vũ trụ quy mô lớn tốt nhất của mình."
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã kết hợp các quan sát tia X này với dữ liệu quang học từ rất nhiều kính thiên văn khác.
Việc tiết lộ sợi tua vật chất nóng chưa từng được phát hiện này kết nối các cụm thiên hà có khả năng hỗ trợ các nhà khoa học hiểu biết về các cấu trúc cực đoan này và cách chúng kết nối với nhau trên khắp vũ trụ rộng lớn khoảng cách.
Điều này có thể hỗ trợ chúng ta hiểu biết về Mạng lưới vũ trụ, các sợi vật chất đóng vai trò như một giàn giáo vũ trụ giúp vũ trụ tập hợp lại thành hình dạng hiện tại.
Các bài viết liên quan:
— Nhà khoa học lần đầu tiên chụp được hình ảnh 'mạng lưới vũ trụ' dài 3 triệu năm ánh sáng bao quanh 2 thiên hà
— 'Siêu xa lộ' kết nối mạng lưới vũ trụ có thể hé lộ những bí mật về vật chất tối
— Mạng lưới vũ trụ kết nối Taylor Swift và dòng cuối cùng trong 'bài phát biểu trên thiên thể' của bạn như thế nào? năm
"Nghiên cứu này là một ví dụ tuyệt vời về sự hợp tác giữa các kính thiên văn và tạo ra một chuẩn mực mới về cách phát hiện ánh sáng phát ra từ các sợi yếu của mạng lưới vũ trụ", Nhà khoa học Norbert Schartel của Dự án XMM-Newton giải thích. "Về cơ bản, nó củng cố mô hình chuẩn của chúng ta về vũ trụ và xác nhận nhiều thập kỷ mô phỏng: có vẻ như vật chất 'mất tích' thực sự có thể ẩn núp trong những sợi chỉ khó nhìn thấy được dệt khắp vũ trụ."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ năm (ngày 19 tháng 6) trên tạp chí Astronomy & Astrophysics.
"Vật chất bị mất" này khôngđề cập đến vật chất tối, thứ bí ẩn vẫn vô hình vì không tương tác với ánh sáng (đáng buồn thay, đó vẫn là một câu đố chưa có lời giải). Thay vào đó, đó là "vật chất thông thường" được tạo thành từ các nguyên tử, bao gồm electron, proton và neutron (gọi chung là baryon) tạo nên các ngôi sao, hành tinh, mặt trăng và cơ thể chúng ta.
Trong nhiều thập kỷ, các mô hình vũ trụ tốt nhất của chúng ta đã gợi ý rằng một phần ba vật chất baryon đáng lẽ phải có trong vũ trụ đang bị mất. Phát hiện về vật chất còn thiếu này cho thấy mô hình vũ trụ tốt nhất của chúng ta từ trước đến nay vẫn đúng. Nó cũng có thể tiết lộ thêm về "Mạng lưới vũ trụ", cấu trúc rộng lớn mà toàn bộ các thiên hà phát triển và tập hợp trong các kỷ nguyên đầu tiên của vũ trụ 13,8 tỷ năm tuổi của chúng ta.
Các mô hình vũ trụ đã đề cập ở trên, bao gồm mô hình chuẩn của vũ trụ học, từ lâu đã đưa ra ý tưởng rằng vật chất baryon còn thiếu của vũ trụ bị nhốt trong các sợi khí khổng lồ trải dài giữa các túi không gian dày đặc nhất.
Mặc dù các nhà thiên văn học đã từng nhìn thấy những sợi này trước đây, nhưng thực tế là chúng mờ nhạt có nghĩa là ánh sáng đã bị các nguồn khác như thiên hà và các quasar siêu lớn được cung cấp năng lượng từ lỗ đen làm trôi mất. Điều đó có nghĩa là các đặc điểm của những sợi này vẫn còn khó nắm bắt.
Nhưng giờ đây, một nhóm các nhà thiên văn học lần đầu tiên có thể xác định được các đặc tính của một trong những sợi này, liên kết bốn cụm thiên hà trong vũ trụ địa phương. Bốn cụm này đều là một phần của Siêu cụm Shapley, một tập hợp hơn 8.000 thiên hà tạo thành một trong những cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ gần đó.
"Lần đầu tiên, kết quả của chúng tôi gần giống với những gì chúng tôi thấy trong mô hình vũ trụ hàng đầu của mình - điều chưa từng xảy ra trước đây", trưởng nhóm Konstantinos Migkas của Đài quan sát Leiden ở Hà Lan cho biết trong một tuyên bố. "Có vẻ như các mô phỏng đã đúng từ đầu".
Vật chất thiếu là vật chất nóng
Sợi mới quan sát được không chỉ phi thường về khối lượng và kích thước; nó cũng có nhiệt độ đáng kinh ngạc là 18 triệu độ Fahrenheit (10 triệu độ Celsius). Nóng hơn bề mặt của mặt trời khoảng 1.800 lần.Sợi dây tóc kéo dài theo đường chéo qua Siêu cụm hình dạng.
Điều quan trọng đối với việc mô tả sợi dây tóc này là dữ liệu tia X từ XMM-Newton và Suzaku, tạo nên một cặp kính thiên văn tuyệt vời.
Trong khi Suzaku, một vệ tinh của Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA), lập bản đồ ánh sáng tia X trên một vùng không gian rộng lớn, thì Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) vận hành XMM-Newton đã phóng to các điểm tia X từ các lỗ đen siêu lớn nằm bên trong sợi dây tóc, "làm ô nhiễm" nó.
"Nhờ XMM-Newton, chúng tôi có thể xác định và loại bỏ các chất gây ô nhiễm vũ trụ này, vì vậy chúng tôi biết rằng chúng tôi đang nhìn vào khí trong sợi dây tóc và không có gì khác", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà nghiên cứu của Đại học Bonn Florian Pacaud cho biết. "Cách tiếp cận của chúng tôi thực sự thành công và cho thấy sợi dây này chính xác như chúng tôi mong đợi từ các mô phỏng vũ trụ quy mô lớn tốt nhất của mình."
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã kết hợp các quan sát tia X này với dữ liệu quang học từ rất nhiều kính thiên văn khác.
Việc tiết lộ sợi tua vật chất nóng chưa từng được phát hiện này kết nối các cụm thiên hà có khả năng hỗ trợ các nhà khoa học hiểu biết về các cấu trúc cực đoan này và cách chúng kết nối với nhau trên khắp vũ trụ rộng lớn khoảng cách.
Điều này có thể hỗ trợ chúng ta hiểu biết về Mạng lưới vũ trụ, các sợi vật chất đóng vai trò như một giàn giáo vũ trụ giúp vũ trụ tập hợp lại thành hình dạng hiện tại.
Các bài viết liên quan:
— Nhà khoa học lần đầu tiên chụp được hình ảnh 'mạng lưới vũ trụ' dài 3 triệu năm ánh sáng bao quanh 2 thiên hà
— 'Siêu xa lộ' kết nối mạng lưới vũ trụ có thể hé lộ những bí mật về vật chất tối
— Mạng lưới vũ trụ kết nối Taylor Swift và dòng cuối cùng trong 'bài phát biểu trên thiên thể' của bạn như thế nào? năm
"Nghiên cứu này là một ví dụ tuyệt vời về sự hợp tác giữa các kính thiên văn và tạo ra một chuẩn mực mới về cách phát hiện ánh sáng phát ra từ các sợi yếu của mạng lưới vũ trụ", Nhà khoa học Norbert Schartel của Dự án XMM-Newton giải thích. "Về cơ bản, nó củng cố mô hình chuẩn của chúng ta về vũ trụ và xác nhận nhiều thập kỷ mô phỏng: có vẻ như vật chất 'mất tích' thực sự có thể ẩn núp trong những sợi chỉ khó nhìn thấy được dệt khắp vũ trụ."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ năm (ngày 19 tháng 6) trên tạp chí Astronomy & Astrophysics.
