科學家們以前所未有的清晰度，首次呈現了宇宙網（Cosmic Web）的一部分景象。宇宙網是遍布宇宙、連接星系的巨大隱藏網絡。經過數百小時的觀測數據收集，一個國際團隊捕捉到了一張詳細的影像，顯示了一個巨大的宇宙絲狀結構，連接了兩個活躍形成中的星系，而當時宇宙的年齡僅約20億年。
這項發現提供了對現存最大結構之一的罕見直接觀察，有助於研究人員更深入地了解星系在宇宙時間尺度上的成長與演化。
現代宇宙學認為，暗物質約佔宇宙總物質的85%。儘管暗物質不可見，但人們相信它塑造了一個由長絲狀結構組成的巨大網狀框架。在這些絲狀結構交匯的點上，星系形成並發出明亮的光芒。
科學家們認為，這些絲狀結構也充當星系際高速公路，將氣體輸送到星系中，並為新恆星的誕生提供燃料。了解氣體如何在宇宙網中移動，被認為是理解星系如何發展的關鍵。
然而，探測這些氣體極為困難。大多數星系際氣體僅透過測量其如何吸收後方明亮物體的光線而被間接觀測到。氫是宇宙中最豐富的元素，它只會發出非常微弱的光芒，使得舊儀器幾乎無法進行直接觀測。
數百小時的望遠鏡觀測
新的觀測由米蘭比科卡大學（University of Milano-Bicocca）的研究人員與馬克斯普朗克天體物理研究所（Max Planck Institute for Astrophysics, MPA）的科學家們共同進行。該團隊使用了歐洲南方天文台位於智利的極大望遠鏡（Very Large Telescope）上搭載的強大儀器 MUSE（Multi-Unit Spectroscopic Explorer）。
即使擁有如此先進的技術，該項目仍需要進行有史以來最雄心勃勃的 MUSE 單一區域觀測活動之一。研究人員收集了數百小時的數據，以足夠清晰地探測到微弱的絲狀結構，以便進行詳細分析。
這項由米蘭比科卡大學博士生 Davide Tornotti 領導的研究，產出了迄今為止最清晰的宇宙絲狀結構影像，該結構延伸約300萬光年。這個結構連接了兩個各包含一個活躍超大質量黑洞的星系。
研究結果發表在《自然天文學》（Nature Astronomy）期刊上，並提供了一種研究星系際絲狀結構內部氣體物理性質的新方法。
A 120億年的太空之旅
「透過捕捉到這個絲狀結構發出的微弱光芒，這道光芒旅行了近120億年才到達地球，我們得以精確地描繪出它的形狀，」Davide Tornotti 解釋道。「這是我們第一次能夠透過直接測量，追蹤星系中氣體與宇宙網中物質之間的邊界。」
為了更好地解釋觀測結果，研究人員將數據與 MPA 在超級電腦上創建的宇宙模擬進行了比較。這些模擬預測了在當前宇宙學模型下，這種絲狀結構應該是什麼樣子。
「當與這張新穎的高解析度宇宙網影像進行比較時，我們發現目前的理論與觀測之間有著實質上的一致性，」Tornotti 補充道。
觀測與模擬的成功匹配，讓科學家們對他們對氣體如何在星系周圍分佈以及星系如何獲得持續形成恆星所需的物質的理解，更有信心。
研究人員現在希望識別出更多這樣的微弱結構，以便建立一個更廣泛的圖景，了解物質如何在宇宙網中流動。
參與該研究的 MPA 研究員 Fabrizio Arrigoni Battaia 總結道：「我們對這個宇宙絲狀結構的直接、高解析度觀測感到非常興奮。但正如巴伐利亞人常說的：『一個不算什麼』（Eine ist keine）。因此，我們正在收集更多數據來揭示更多這樣的結構，最終目標是全面了解氣體在宇宙網中的分佈和流動情況。」
