Các nhà thiên văn học đã chụp được một sợi chỉ ngoạn mục trong mạng lưới vũ trụ, kết nối hai thiên hà đang hình thành tích cực tồn tại khi vũ trụ chỉ mới 2 tỷ năm tuổi. Cả hai thiên hà trong tầm tay đều là nơi nuôi dưỡng các lỗ đen siêu lớn.
Mạng lưới vũ trụ trải dài tới 3 triệu năm ánh sáng, dài hơn khoảng 30 lần so với Ngân Hà. Đây là giàn giáo rộng lớn mà trên đó cấu trúc của vũ trụ hữu hình được hình thành. Khí đã chảy dọc theo các sợi của nó, cung cấp cho các thiên hà nguyên liệu thô cần thiết cho quá trình hình thành sao và do đó, cho sự phát triển của chúng.
Điều đó làm cho việc nghiên cứu mạng lưới vũ trụ trở nên quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về quá trình tiến hóa của vũ trụ.
"Bằng cách thu được ánh sáng yếu phát ra từ sợi này, sợi này đã di chuyển trong vòng chưa đầy 12 tỷ năm để đến được Trái đất, chúng tôi đã có thể mô tả chính xác hình dạng của nó", Davide Tornotti, trưởng nhóm và là nhà nghiên cứu tại Đại học Milano-Bicocca, nói trong một tuyên bố. "Lần đầu tiên, chúng ta có thể theo dõi ranh giới giữa khí tồn tại trong các thiên hà và vật chất chứa trong mạng lưới vũ trụ thông qua các phép đo trực tiếp."
Khí chảy xuống những đường lưới này, giống như giao thông trên xa lộ vũ trụ, có tương tác với ánh sáng, nhưng vẫn khó để hình dung. Đó là bởi vì ngay cả hydro, nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, cũng chỉ phát ra ánh sáng yếu mà các thiết bị thiên văn của chúng ta phải vật lộn để quan sát giữa các ngôi sao và thiên hà.
Khi phát hiện ra khí tồn tại giữa các ngôi sao, điều này được thực hiện gián tiếp thông qua ánh sáng mà nó hấp thụ từ các nguồn sáng nền.
Nhóm nghiên cứu đứng sau quan sát mới này đã vượt qua những khó khăn này bằng cách sử dụng MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), một thiết bị Kính thiên văn rất lớn (VLT) thế hệ thứ hai tại Đài quan sát Nam Âu ở Chile.
Tuy nhiên, ngay cả với sự hỗ trợ của thiết bị tinh vi này, việc quan sát dải thiên hà này vẫn cần hàng trăm giờ quan sát trong một trong những chiến dịch MUSE đầy tham vọng nhất từng được tiến hành ở một vùng duy nhất trên bầu trời.
Sau đó, nhóm nghiên cứu chuyển sang mô phỏng vũ trụ bằng siêu máy tính do Viện Vật lý thiên văn Max Planck (MPA) thực hiện để tính toán lượng khí thải có thể nhìn thấy từ khí dạng sợi dựa trên mô hình vũ trụ học chuẩn, mô hình Vật chất tối lạnh Lambda (LCDM).
“Khi so sánh với hình ảnh độ nét cao mới lạ về mạng lưới vũ trụ, chúng tôi thấy có sự thống nhất đáng kể giữa lý thuyết hiện tại và các quan sát", Tornotti cho biết.
Các câu chuyện liên quan:
— Các lỗ đen siêu lớn trong các thiên hà 'chấm đỏ nhỏ' lớn hơn 1.000 lần so với kích thước thực tế và các nhà thiên văn học không biết tại sao
— '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?
Quan sát về mạng lưới vũ trụ và sự phù hợp của nó với các dự đoán của mô hình vũ trụ học chuẩn là rất đáng khích lệ, nhưng nhóm nghiên cứu cảm thấy rất rõ ràng về những gì họ cần phải làm tiếp theo: tìm hiểu thêm các đường lưới vũ trụ.
"Chúng tôi rất vui mừng trước quan sát trực tiếp, độ nét cao này về một sợi vũ trụ. Nhưng như mọi người ở Bavaria vẫn nói: 'Eine ist keine' – một thì không được tính", thành viên nhóm Fabrizio Arrigoni Battaia, một nhà khoa học tại Viện Vật lý thiên văn Max Planck (MPA), cho biết trong tuyên bố. "Vì vậy, chúng tôi đang thu thập thêm dữ liệu để khám phá thêm nhiều cấu trúc như vậy, với mục tiêu cuối cùng là có được tầm nhìn toàn diện về cách khí được phân phối và chảy trong lưới vũ trụ".
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào cuối tháng 1 năm 2025 trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên.
Mạng lưới vũ trụ trải dài tới 3 triệu năm ánh sáng, dài hơn khoảng 30 lần so với Ngân Hà. Đây là giàn giáo rộng lớn mà trên đó cấu trúc của vũ trụ hữu hình được hình thành. Khí đã chảy dọc theo các sợi của nó, cung cấp cho các thiên hà nguyên liệu thô cần thiết cho quá trình hình thành sao và do đó, cho sự phát triển của chúng.
Điều đó làm cho việc nghiên cứu mạng lưới vũ trụ trở nên quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về quá trình tiến hóa của vũ trụ.
"Bằng cách thu được ánh sáng yếu phát ra từ sợi này, sợi này đã di chuyển trong vòng chưa đầy 12 tỷ năm để đến được Trái đất, chúng tôi đã có thể mô tả chính xác hình dạng của nó", Davide Tornotti, trưởng nhóm và là nhà nghiên cứu tại Đại học Milano-Bicocca, nói trong một tuyên bố. "Lần đầu tiên, chúng ta có thể theo dõi ranh giới giữa khí tồn tại trong các thiên hà và vật chất chứa trong mạng lưới vũ trụ thông qua các phép đo trực tiếp."
Cách nhìn thấy mạng lưới vũ trụ vô hình
Nghiên cứu mạng lưới vũ trụ không phải là một kỳ tích dễ dàng; khó khăn này phát sinh vì những đường lưới này được tạo thành từ vật chất tối, "vật chất" bí ẩn nhất của vũ trụ, không tương tác với ánh sáng và do đó, về cơ bản là vô hình.Khí chảy xuống những đường lưới này, giống như giao thông trên xa lộ vũ trụ, có tương tác với ánh sáng, nhưng vẫn khó để hình dung. Đó là bởi vì ngay cả hydro, nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, cũng chỉ phát ra ánh sáng yếu mà các thiết bị thiên văn của chúng ta phải vật lộn để quan sát giữa các ngôi sao và thiên hà.
Khi phát hiện ra khí tồn tại giữa các ngôi sao, điều này được thực hiện gián tiếp thông qua ánh sáng mà nó hấp thụ từ các nguồn sáng nền.
Nhóm nghiên cứu đứng sau quan sát mới này đã vượt qua những khó khăn này bằng cách sử dụng MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), một thiết bị Kính thiên văn rất lớn (VLT) thế hệ thứ hai tại Đài quan sát Nam Âu ở Chile.
Tuy nhiên, ngay cả với sự hỗ trợ của thiết bị tinh vi này, việc quan sát dải thiên hà này vẫn cần hàng trăm giờ quan sát trong một trong những chiến dịch MUSE đầy tham vọng nhất từng được tiến hành ở một vùng duy nhất trên bầu trời.
Sau đó, nhóm nghiên cứu chuyển sang mô phỏng vũ trụ bằng siêu máy tính do Viện Vật lý thiên văn Max Planck (MPA) thực hiện để tính toán lượng khí thải có thể nhìn thấy từ khí dạng sợi dựa trên mô hình vũ trụ học chuẩn, mô hình Vật chất tối lạnh Lambda (LCDM).
“Khi so sánh với hình ảnh độ nét cao mới lạ về mạng lưới vũ trụ, chúng tôi thấy có sự thống nhất đáng kể giữa lý thuyết hiện tại và các quan sát", Tornotti cho biết.
Các câu chuyện liên quan:
— Các lỗ đen siêu lớn trong các thiên hà 'chấm đỏ nhỏ' lớn hơn 1.000 lần so với kích thước thực tế và các nhà thiên văn học không biết tại sao
— '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?
Quan sát về mạng lưới vũ trụ và sự phù hợp của nó với các dự đoán của mô hình vũ trụ học chuẩn là rất đáng khích lệ, nhưng nhóm nghiên cứu cảm thấy rất rõ ràng về những gì họ cần phải làm tiếp theo: tìm hiểu thêm các đường lưới vũ trụ.
"Chúng tôi rất vui mừng trước quan sát trực tiếp, độ nét cao này về một sợi vũ trụ. Nhưng như mọi người ở Bavaria vẫn nói: 'Eine ist keine' – một thì không được tính", thành viên nhóm Fabrizio Arrigoni Battaia, một nhà khoa học tại Viện Vật lý thiên văn Max Planck (MPA), cho biết trong tuyên bố. "Vì vậy, chúng tôi đang thu thập thêm dữ liệu để khám phá thêm nhiều cấu trúc như vậy, với mục tiêu cuối cùng là có được tầm nhìn toàn diện về cách khí được phân phối và chảy trong lưới vũ trụ".
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào cuối tháng 1 năm 2025 trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên.
