Największa mapa na świecie

Minęło pięć lat od wystrzelenia w kosmos przez naukowców z Lawrence Berkeley National Laboratory pięciu tysięcy małych robotów, które mają pomóc w stworzeniu najbardziej szczegółowej mapy wszechświata. Każdy z robotów ma zaledwie 10 cm długości i szerokość palca, a cały projekt nazwano DESI (ang. Dark Energy Spectroscopic Instrument). Budowę kluczowego instrumentu pomiarowego rozpoczęto w 2015 roku, a w 2019 zainstalowano go na czterometrowym teleskopie Nicholasa U. Mayalla w Kitt Peak National Observatory w pobliżu Tucson w Arizonie.

Zadaniem robotów jest pozycjonowanie pomiarów dokonywanych przez instrument z dokładnością do 10 mikrometrów oraz zbieranie światła odległych galaktyk. Dokładność mikrometrowa wydaje się niezwykle wyśrubowana (mniej niż grubość ludzkiego włosa), ale w skali wszechświata – miliardów lat świetlnych – nie jest to wcale dużo i wymaga dodatkowych korekt oraz przeliczeń.

W pierwszej kolejności badacze stworzyli mapę 3D pyłu kosmicznego naszej galaktyki, aby odfiltrować jego wpływ na pomiary dalej położonych obiektów. Pył kosmiczny to zazwyczaj szczątki gwiazd sprzed miliardów lat. Formuje się najczęściej w chmury, które stanowią przeszkodę dla astronomów w oglądaniu obiektów niebieskich położonych w większej odległości. Dopiero po korekcie pomiarów o wpływ pyłu, stało się możliwe precyzyjne umieszczenie na mapie dalszych obiektów (docelowo – bagatela! – 35 milionów galaktyk), które dotychczas były niewidoczne lub ich koordynaty zafałszowane. Jak dotąd udało się zrealizować 10 proc. zadań, docierając do światła obiektów odległych od Ziemi o nawet 13 miliardów lat świetlnych. Oprócz tego naukowcy zbierają również informacje o tzw. ciemnej materii oraz czarnych dziurach.

Obecnie ciemna energia, co do istnienia której trwają zażarte dyskusje astrofizyków, stanowi około 70 proc. zawartości wszechświata. Gdy wszechświat się rozszerza, pojawia się więcej ciemnej energii, która jeszcze bardziej przyspiesza ekspansję w cyklu, który sprawia, że jej udział we wszechświecie stale rośnie. To właśnie ciemna energia będzie najprawdopodobniej stanowiła o ostatecznych losach wszechświata i odpowie na pytania: Czy będzie się rozszerzał bez końca? Czy ponownie zapadnie w sobie w odwróconym Wielkim Wybuchu? A może rozerwie się na części?

Uważa się, że ogromne czarne dziury znajdują się w centrum prawie każdej dużej galaktyki, takiej np. jak Droga Mleczna. Ich istnienia w centrach małych galaktyk dotychczas nie potwierdzono. Czarne dziury same są prawie niemożliwe do zlokalizowania – można je wyśledzić tylko wtedy, gdy przyciągają wystarczająco dużo materii. Oprócz wymienionych, DESI wykrywa również dużo nowych kwazarów, czyli kolejnych nietypowych obiektów „gwiazdopodobnych”, emitujących ciągłe promieniowanie elektromagnetyczne o ogromnej mocy, porównywalnej z mocą mniejszych galaktyk. Kwazary są wielkości naszego Układu Słonecznego, a w ich centrum znajdują się czarne dziury, do których wpływa emitowana energia. Stanowią one częsty element struktur wszechświata sprzed miliardów lat.

DESI ma przed sobą jeszcze wiele do zrobienia. Podczas badań skatalogowało już ponad 7,5 miliona galaktyk, a nowe są dodawane w tempie ponad miliona miesięcznie. Tylko w listopadzie 2021 roku DESI skatalogował przesunięcia ku czerwieni (na bazie której określa się ich odległość od Ziemi) 2,5 miliona galaktyk. Oczekuje się, że do końca swojej pracy w 2026 roku DESI będzie miał w swoim katalogu ponad 35 milionów galaktyk, co umożliwi ogromną różnorodność badań z zakresu kosmologii i astrofizyki.

Już teraz naukowcy zauważyli, że w rozkładzie galaktyk na mapie trójwymiarowej tworzą się ich charakterystyczne struktury: ogromne skupiska, włókna i puste przestrzenie. Stanowią one zapis historii wszechświata i rezultat Wielkiego Wybuchu. Z punktu widzenia czasu trwania życia każdego z nas te informacje mogą się wydawać nieistotne, jednak stanowią element odpowiedzi na odwieczne pytania człowieka: Skąd pochodzimy i dokąd zmierzamy?

Krzysztof Hajdrowski

Czytaj dalej