Cele mai mari structuri din Univers încă strălucesc din cauza șocului creației

La cele mai mari scări, Universul este ordonat într-un tipar asemănător unei pânze: galaxiile sunt strânse împreună în roiuri, care sunt conectate prin filamente și separate de goluri. Aceste roiuri și filamente conțin materie întunecată, precum și materie obișnuită, cum ar fi gazul și galaxiile.

Numim acest lucru „pânză cosmică” și o putem observa prin cartografierea locațiilor și densităților galaxiilor în urma unor studii de amploare, realizate cu ajutorul telescoapelor optice.

Credem că pânza cosmică este, de asemenea, străbătută de câmpuri magnetice, care sunt create de particule energetice în mișcare și care, la rândul lor, ghidează mișcarea acestor particule. Teoriile noastre prevăd că, pe măsură ce gravitația adună un filament, acesta va provoca unde de șoc care vor face câmpul magnetic mai puternic și vor crea o strălucire care poate fi observată cu un radiotelescop.

În noua cercetare publicată în Science Advances, aceste unde de șoc au fost observate pentru prima oară în jurul perechilor de roiuri de galaxii și a filamentelor care le conectează.

Universul este ordonat într-un tipar asemănător unei pânze

În trecut, am observat doar aceste unde de șoc radio direct din coliziunile dintre roiurile de galaxii. Cu toate acestea, cercetătorii cred că ele există în jurul grupurilor mici de galaxii, precum și în filamentele cosmice.

Există încă lacune în cunoștințele despre aceste câmpuri magnetice, cum ar fi cât de puternice sunt, cum au evoluat și care este rolul lor în formarea acestei rețele cosmice.

Detectarea și studierea acestei străluciri ar putea nu numai să confirme teoriile noastre privind modul în care s-a format structura la scară largă a Universului, dar ar putea ajuta la găsirea de răspunsuri la întrebări despre câmpurile magnetice cosmice și semnificația lor.

Ne așteptăm ca această strălucire radio să fie foarte slabă și răspândită pe suprafețe mari, ceea ce înseamnă că este foarte dificil să o detectăm direct.

În plus, galaxiile sunt mult mai luminoase și pot ascunde aceste semnale cosmice slabe. Pentru a îngreuna și mai mult situația, zgomotul produs de telescoapele noastre este, de obicei, de multe ori mai mare decât strălucirea radio așteptată.

Există încă lacune în cunoștințele noastre despre aceste câmpuri magnetice

Din aceste motive, în loc să observăm direct aceste unde de șoc radio, a trebuit să fim creativi, folosind o tehnică cunoscută sub numele de stivuire. Aceasta este atunci când se face o medie a imaginilor mai multor obiecte prea slabe pentru a fi observate individual, ceea ce diminuează zgomotul sau, mai degrabă, îmbunătățește semnalul mediu deasupra zgomotului.

„Stivuirea” mai multor imagini împreună poate face ca semnalul de interes să fie mai luminos decât zgomotul de fond.

Astronomii au găsit peste 600.000 de perechi de roiuri de galaxii care sunt apropiate unul de celălalt în spațiu și, prin urmare, este probabil să fie conectate prin filamente. Apoi s-au aliniat imaginile, astfel încât orice semnal radio de la roiurile sau din regiunea dintre ele – unde se așteaptă să fie undele de șoc – să se adune.

Astronomii au observat inele de lumină

Cercetatorii au folosit pentru prima dată această metodă într-o lucrare publicată în 2021, cu date de la două radiotelescoape: Murchison Widefield Array din Australia de Vest și Owens Valley Radio Observatory Long Wavelength Array din New Mexico. Acestea au fost alese nu numai pentru că acopereau aproape tot cerul, ci și pentru că funcționau la frecvențe radio joase, unde se așteaptă ca acest semnal să fie mai strălucitor.

În cadrul primului proiect, s-a făcut o descoperire interesantă: s-a găsit o strălucire între perechile de roiuri! Cu toate acestea, deoarece era o medie a mai multor roiuri, toate conținând multe galaxii, a fost dificil să spunem cu siguranță că semnalul provenea de la câmpurile magnetice cosmice, mai degrabă decât de la alte surse, cum ar fi galaxiile.

În mod normal, câmpurile magnetice din rouri sunt amestecate din cauza turbulențelor. Cu toate acestea, undele de șoc forțează câmpurile magnetice să se ordoneze, ceea ce înseamnă că strălucirea radio pe care o emit este puternic polarizată.

O revelație „șocantă”

Csdcetatorii au decis să încerce experimentul de stivuire pe hărți de lumină radio polarizată. Acest lucru are avantajul de a ajuta la determinarea cauzei semnalului. Semnalele provenite de la galaxiile obișnuite sunt polarizate doar cu 5% sau mai puțin, în timp ce semnalele provenite de la undele de șoc pot fi polarizate cu 30% sau mai mult.

În noua lucrare, s-au folosit date radio de la Global Magneto Ionic Medium Survey, precum și de la satelitul Planck pentru a repeta experimentul. Aceste sondaje acoperă aproape întregul cer și dispun atât de hărți radio polarizate, cât și de hărți radio obișnuite, scrie IFL Science.

Stivuirea perechilor de roiuri: cele două pete întunecate aliniate vertical sunt roiuri și prezintă depolarizare din cauza turbulenței, în timp ce zonele exterioare și zona dintre roiuri este puternic polarizată.

Astfel, s-au detectat inele foarte clare de lumină polarizată în jurul perechilor de roiuri. Acest lucru înseamnă că centrele roiurilor sunt depolarizate, ceea ce este de așteptat, deoarece acestea sunt medii foarte turbulente.

Cu toate acestea, la marginile roiurilor, câmpurile magnetice sunt puse în ordine datorită undelor de șoc, ceea ce înseamnă că vedem acest inel de lumină polarizată.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cele mai intense lumini din Univers, dezvăluite de Telescopul Event Horizon

Primele stele din Univers ar fi cântărit de 100.000 de ori mai mult decât Soarele

O echipă internațională de cercetători a realizat cea mai precisă hartă cu toată materia din Univers

Universul este mai cald decât ar trebui. Să fie de vină fotonii întunecați?