Artikkelit

Uusi kartta tarjoaa lisätietoa galaksien synnystä.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on ottanut merkittävän askeleen ”pimeän aikakauden” eli avaruuden menneisyyden ymmärtämisessä rakentamalla tähän mennessä laajimman kolmiulotteisen kartan varhaisesta maailmankaikkeudesta. Samalla tutkijat paljastivat valtavan määrän aiemmin näkymättömiä galakseja.

Uusi kartta kuvaa maailmankaikkeutta noin kymmenen miljardin vuoden takaa. Tuolloin galaksit olivat vasta muotoutumassa nykyiseen muotoonsa, ja galaksien välinen kaasu näytteli ratkaisevaa roolia niiden kehityksessä. HETDEX-tutkimusohjelmaan osallistuva tutkija Maja Lujan Niemeyer selittää lähteen mukaan, että juuri kyseisen aikakauden tarkastelu auttaa ymmärtämään, miten nykyiset galaksit syntyivät. Ongelma on etäisyys, sillä monet tuon ajan kohteista ovat niin himmeitä, että niiden havaitseminen yksittäin on erittäin vaikeaa.

Tutkijat ratkaisevat ongelman käyttämällä menetelmää, jota kutsutaan spektriviivojen intensiteettikartoitukseksi. Perinteisesti tähtitieteilijät etsivät yksittäisiä galakseja ja mittaavat niiden ominaisuuksia yksi kerrallaan. Uusi lähestymistapa toimii eri tavalla: Sen sijaan että pyrittäisiin tunnistamaan jokainen galaksi erikseen, menetelmä mittaa tietyn alkuaineen säteilyn kokonaisvoimakkuutta laajalla avaruuden alueella. Näin saadaan näkyviin myös sellaisten kohteiden yhteinen hehku, jotka yksittäin jäisivät havaintojen ulkopuolelle.

Valo voidaan hajottaa eri aallonpituuksiin, jolloin syntyy spektri. Tieteilijät tunnistavat siitä kohtia, joissa säteily voimistuu tai heikkenee. Tutkimuksessa keskeisessä roolissa oli vedyn niin sanottu Lyman-alfa-säteily, joka syntyy erityisesti nuorten galaksien ympärillä. Mittaamalla tämän säteilyn voimakkuutta eri suunnissa tutkijat pystyivät päättelemään, missä päin avaruutta galakseja ja hehkuvaa kaasua todennäköisesti sijaitsee.

Vaikka menetelmää on käytetty aiemminkin, näin laajaa ja tarkkaa Lyman-alfa-säteilyn kartoitusta ei ole aiemmin tehty. Havaintojen taustalla on Texasissa sijaitseva Hobby–Eberly-teleskooppi, joka on osa laajaa HETDEX-hanketta. Sen alkuperäinen tavoite on tutkia pimeää energiaa kartoittamalla yli miljoonan kirkkaan galaksin sijainnit. Samalla teleskooppi kerää valtavan määrän muuta dataa. Tutkijat ovat tähän mennessä tallentaneet yli 600 miljoonaa spektriä taivaan alueelta, joka vastaa pinta-alaltaan yli kahta tuhatta täysikuuta.

Uuden kartan rakentaminen on vaatinut massiivista laskentatehoa. Tutkijat kehittivät erityistä ohjelmistoa ja käyttivät Texas Advanced Computing Centerin supertietokoneita analysoidakseen lähes puolen petatavun verran havaintodataa. Tämän jälkeen he yhdistivät tiedot jo tunnettujen kirkkaiden galaksien sijainteihin. Menetelmä terävöittää näkymää kirkkaiden galaksien ympärillä mutta paljastaa samalla rakenteita myös niiden välissä olevissa näennäisen tyhjissä avaruuden osissa. Tuloksena on kolmiulotteinen kartta, joka näyttää maailmankaikkeuden verkkomaisen rakenteen paljon aiempaa tarkemmin.

Kartta tarjoaa tutkijoille myös tärkeän vertailukohdan teoreettisille malleille. Aiemmin kosmologit ovat simuloineet tietokoneilla, miltä maailmankaikkeus näytti tuona aikakautena. Nyt käytettävissä on ensimmäistä kertaa havaintoihin perustuva kokonaiskuva, jonka avulla voidaan testata, vastaavatko simulaatiot todellisuutta.

Lähde

Kuva: Pixabay

Hei! Luitko jo tämän?

Sähköautomarkkinoilla alkoi pikalataussota