Kosmické tornádo galaxií by mohlo být nejdelší rotující strukturou

Tým astronomů studujících rozložení galaxií v blízkém vesmíru objevil něco skutečně mimořádného: obrovský řetězec galaxií, který se kroutí, jako by byl zachycen ve zpomaleném kosmickém tornádu. Měří nejméně 49 milionů světelných let na délku – představuje tak nejdelší rotující vlákno, jaké kdy bylo ve vesmíru nalezeno. Jedná se o rozsáhlý vířivý řetězec kosmické sítě. Je to jedna z největších rotujících struktur, které jsme kdy viděli. Zaznamenává způsob, jakým kosmická síť formuje vesmír, a dokonce vtiskuje svoji stopu galaxiím, které ji vyplňují.

„To, co dělá tuto strukturu výjimečnou, není jen její velikost, ale také kombinace rotačního uspořádání a rotačního pohybu,“ říká fyzička Lyla Jungová z University of Oxford ve Velké Británii. „Můžete to přirovnat k jízdě na atrakcích typu čajových šálků v zábavním parku. Každá galaxie je jako rotující čajový šálek, ale celá platforma – kosmické vlákno – se také otáčí. Tento dvojí pohyb nám poskytuje vzácný vhled do toho, jak galaxie získávají svou rotaci z větších struktur, ve kterých se nacházejí.“

Kosmická síť je v podstatě neviditelnou páteří vesmíru – masivní, složitá síť složená z nesčetných vláken temné hmoty, která gravitačně poutají vesmír a řídí způsob, jakým jsou galaxie rozmístěny a jak se pohybují.

Jeho vlákna jsou jako kosmické dálnice, podél kterých se shromažďují a cestují galaxie; jejich studium odhaluje rozsáhlou, zastřešující metastrukturu vesmíru a poskytuje nám informace o tom, jak to všechno souvisí a jak se to vyvíjelo od prvních okamžiků po Velkém třesku.

Tým výzkumníků, vedený Jungovou a její kolegyní, fyzičkou Madalinou Tudoracheovou z Oxford a University of Cambridge, poprvé spatřil toto konkrétní vlákno při pozorováních provedených pomocí radioteleskopu MEERKat v Jižní Africe v rámci průzkumu oblohy MIGHTEE.

Asi 440 milionů světelných let daleko – v kosmických termínech pouhý skok – spatřili 14 galaxií, které se chovaly zvláštně. Zdálo se, že jsou uspořádány v podivně rovné, tenké linii o průměru asi 117 000 světelných let a délce 5,5 milionu světelných let, přičemž příliš mnoho z nich bylo orientováno stejným způsobem, než aby se to dalo připsat náhodě.

To zjevně vyžadovalo další zkoumání. Vědci se obrátili na data shromážděná v rámci přehlídky Sloan Digital Sky Survey (SDSS), která pokrývá širší zorné pole v optické a infračervené oblasti spektra, a na data získaná v rámci přehlídky Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), která shromažďuje optická, infračervená a ultrafialová pozorování.

Z těchto dat identifikovali dalších 283 galaxií ve stejné vzdálenosti, podél stejné přímočaré konfigurace. Nové galaxie navíc vykazovaly stejnou preferenci axiální orientace podél délky filamentu.

Věci ve vesmíru nemají tendenci se shlukovat v tak dobře definovaných strukturách, pokud je k tomu něco neovlivňuje. V tomto případě byl kosmický filament zřejmým hlavním kandidátem – a vzrušujícím kandidátem, protože rozsáhlé struktury tvořené neviditelnou temnou hmotou nejsou zrovna snadno viditelné ani definovatelné.

Věci se staly ještě zajímavějšími, když se vědci zaměřili na rudý posuv galaxií. Na jedné straně vlákna bylo světlo z galaxií posunuto směrem k modřejší straně elektromagnetického spektra, což odpovídá tomu, že vlnové délky světla se stlačovaly, jak se zdroj pohybuje směrem k pozorovateli. Galaxie na opačné straně měly světlo prodloužené směrem k červenější straně, k čemuž dochází, když se zdroj vzdaluje.

Toto je jasný signál, že se celá struktura otáčí. Vědci dokázali dokonce modelovat rychlost – přibližně 110 kilometrů za sekundu, což je stejná rychlost, jakou se k sobě přibližují galaxie Mléčná dráha a Andromeda.

Toto chování se věrně shoduje s předpověďmi teorie slapového momentu, modelu, který předpokládá asymetrie v gravitačním poli raného vesmíru, které přenášely moment hybnosti na formující se vlákna kosmické sítě – což jim dává dobrou rotaci.

Přítomnost difúzního, studeného neutrálního vodíku ve vlákně a bohatý obsah vodíku v galaxiích zároveň naznačuje, že taková vlákna mohou zásobovat galaxie materiálem, který potřebují k růstu a tvorbě hvězd.

Kromě toho uspořádání galaxií podél vlákna naznačuje, že vlákna kosmické sítě mohou přenášet moment hybnosti na galaxie – toto zjištění by mohlo pomoci doplnit obraz o tom, jak galaxie získávají svou rotaci.

Pokud se podíváte na snímek vesmíru pořízený v hlubokém poli, galaxie se zdají být relativně náhodně rozptýlené a nepropojené. Detekce tohoto obřího filamentu ukazuje, že nejenže je vše propojenější, než se zdá, ale že obrovské, neviditelné struktury mohou mít silný vliv, který se jeví jako neviditelný, dokud se na ně nepodíváme blíže.

„Zjistili jsme, že galaxie vykazují silné důkazy o rotaci kolem páteře filamentu – což z nich činí nejdelší rotující strukturu, která byla dosud objevena,“ píší vědci ve svém článku. „Tato struktura se může ukázat jako ideální prostředí pro prostudování vztahu mezi plynem s nízkou hustotou v kosmické síti a tím, jak galaxie, které se v ní nacházejí, rostou s využitím jejího materiálu.“

Výzkum byl publikován v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Zdroj: https://www.sciencealert.com/tornado-of-galaxies-could-be-the-longest-spinning-structure-ever-seen

autor: František Martinek