Structura la scară mare a universului. Filamente şi viduri cosmice
Ce face ca galaxiile, roiurile de galaxii, super-roiurile, vidurile cosmice (spații vaste din univers, dintre filamentele cosmice, care conțin foarte puține ori nicio galaxie) ori filamentele cosmice (cele mai mari structuri cosmice) să arate în modul în care arată?
Dacă galaxiile par să se formeze, în esență, prin asamblarea unor componente mai mici prin intermediul gravitației, așa cum am văzut în primul articol al seriei [Formarea și evoluția galaxiilor] cum stau lucrurile în privința roiurilor de galaxii ori a structurilor mai mari? Cum putem explica hărțile la scară mare care ne arată galaxiile distribuite în cadrul unor superstructuri întinse pe milioane de ani-lumină?
Observațiile astronomilor indică existența unor concentrații, filamente, roiuri și super-roiuri de galaxii încă de când universul avea 3 miliarde de ani. Asta înseamnă că largi concentrații de galaxii se formaseră când universul avea un sfert din vârsta curentă.
Galaxii care se unesc într-un roi îndepărtat
credit: NASA/STScI/ESA/JPL-Caltech/McGill
Această imagine captată cu Telescopul Hubble arată nucleul unui roi îndepărtat de galaxii, SpARCS 1049+56. Ce vedem în fotografie este cum arăta acum circa 10 miliarde de ani. Surpriza este oferită de formele haotice ale galaxiilor și cozile albastre ale acestora: se pare că sunt galaxii în nucleul roiului care se unesc, motiv pentru inițierea unui proces masiv de creare de stele și de generare a unor emisii luminoase de radiație în infraroșu.
Aproape toate modelele privind formarea structurilor mari ale universului spun o poveste similară celei referitoare la formarea galaxiilor: mici ”semințe” de materie întunecată în supa cosmică fierbinte de după Big Bang a evoluat, grație gravitației, în structuri tot mai mari (vezi imaginea de mai jos).
Modelele finale vor trebui să fie în măsură să explice mărimea, forma, vârsta, numărul și distribuția spațială a galaxiilor, roiurilor și filamentelor, dar nu doar pentru starea curentă a universului, ci și pentru perioada anterioară, de la începutul universului. De aceea astronomii se străduiesc să identifice și apoi să creeze modele matematice pentru superstructurile universului într-un mod cât mai corect cu putință. Până acum un amestec de 5% atomi ”obișnuiți”, 27% materie întunecată și 68% energie întunecată - pare a fi cea mai bună explicație pentru toate observațiile pe care le avem la dispoziție.
Creșterea unei super-structuri a universului; imagine generată pe calculator.
credit: CXC/MPE/V.Springel
Cele trei casete arată cum filamentele și super-roiurile de galaxii cresc în timp, de la o stare de distribuție relativ uniformă a materiei întunecate și a gazului, cu puține galaxii create în primele 2 miliarde de ani de la Big Bang, la o realitate definită de grupări de galaxii și întinse viduri cosmice.
Distribuţia materiei într-o secţiune cubică a universului.
Fibrele albastre reprezintă materia (în cea mai mare parte - materie întunecată), iar regiunile goale reprezintă vidurile cosmice.
Cercetătorii au o explicație a acestei evoluții spre neomogenitate (structură asemănătoare brânzei elvețiene) a universului. Atunci când universul avea doar câteva sute de mii de ani, totul avea o temperatură de câteva mii de grade. Teoreticienii cred că atunci gazul fierbinte vibra, cam cum vibrează atmosfera într-un club de noapte. Această vibrație ar fi concentrat materia în zone de mare densitate și ar fi creat spațiile goale între acestea. Pe măsură ce universul s-a răcit, concentrațiile de materie s-au păstrat, iar galaxiile s-au format din materia din regiunile de mare densitate.
Formarea și evoluția structurii universului. (3) Istoria evoluției universului, pe scurt
Sursa: Astronomy, CC AL 4.0
credit prima imagine: wikipedia.org
