Pada skala terbesar, jaringan filamen gas menjangkau ratusan juta tahun cahaya, yang menghubungkan kluster galaksi besar. Tapi gas ini sangat rarifikasi, tidak mungkin untuk melihat secara langsung.
Selama bertahun-tahun, para astronom telah menggunakan quasar - pusat galaksi brilian yang dipicu oleh lubang hitam supermasif yang secara cepat menghasilkan material - untuk memetakan materi yang tidak terlihat.
Tetapi sekarang, untuk pertama kalinya, tim astronom yang dipimpin oleh Khee-Gan Lee, seorang post-doc di Institut Max Planck untuk Astronomi, telah berhasil membuat peta tiga dimensi dari struktur skala besar alam semesta menggunakan galaksi jauh. Dan keuntungannya sangat banyak.
Ilmu pengetahuan selalu seperti ini: ketika cahaya terang dari quasar yang jauh bergerak menuju Bumi, ia menghadapi awan gas hidrogen yang campur tangan dan diserap sebagian. Ini meninggalkan garis serapan gelap dalam spektrum quasar.
Jika Semesta statis, garis penyerapan gelap akan selalu berada di tempat yang sama (121 nanometer untuk garis Lyman-alpha) dalam spektrum quasar. Tetapi karena Alam Semesta mengembang, quasar yang jauh terbang menjauh dari Bumi dengan kecepatan cepat. Ini membentang cahaya quasar, sehingga masing-masing awan gas hidrogen yang campur tangan menanamkan tanda tangan serapnya pada wilayah spektrum spektrum quasar yang berbeda, meninggalkan hutan garis.
Oleh karena itu pengukuran terperinci dari spektrum beberapa quasar yang saling berdekatan dapat benar-benar mengungkapkan sifat tiga dimensi dari awan hidrogen yang campur tangan. Tetapi galaksi hampir 100 kali lebih banyak daripada quasar. Jadi secara teori mereka harus menyediakan peta yang jauh lebih rinci.
Satu-satunya masalah adalah bahwa galaksi juga sekitar 15 kali lebih lemah dari quasar. Jadi para astronom berpikir mereka tidak cukup pintar untuk bisa melihat dengan baik di alam semesta yang jauh. Tetapi Lee melakukan perhitungan yang menyarankan sebaliknya.
"Saya terkejut menemukan bahwa teleskop besar yang ada seharusnya sudah dapat mengumpulkan cukup cahaya dari galaksi-galaksi lemah ini untuk memetakan penyerapan latar depan, meskipun pada resolusi yang lebih rendah daripada layak dengan teleskop masa depan," kata Lee dalam rilis berita. "Tetap saja, ini akan memberikan pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya tentang web kosmik yang belum pernah dipetakan pada jarak yang begitu jauh."
Lee dan rekan-rekannya menggunakan teleskop Keck I 10 meter di Mauna Kea, Hawaii untuk melihat lebih dekat galaksi yang jauh dan hutan penyerapan hidrogen yang tertanam dalam spektrum mereka. Tetapi bahkan cuaca di Hawaii bisa berubah buruk.
"Kami sangat kecewa karena cuacanya sangat buruk dan kami hanya berhasil mengumpulkan beberapa jam data yang baik," kata rekan penulis Joseph Hennawi, juga dari Institut Max Planck untuk Astronomi. "Tetapi menilai dari kualitas data yang berasal dari teleskop, sudah jelas bagi saya bahwa percobaan akan berhasil."
Tim hanya mampu mengumpulkan data selama empat jam. Tapi itu masih belum pernah terjadi sebelumnya. Mereka melihat 24 galaksi jauh, yang menyediakan cakupan yang cukup dari sepetak kecil langit dan memungkinkan mereka untuk menggabungkan informasi menjadi peta tiga dimensi.
Peta tersebut mengungkapkan struktur skala besar Alam Semesta ketika baru seperempat dari usianya saat ini. Tetapi tim berharap untuk segera mem-parsing peta untuk informasi lebih lanjut tentang fungsi struktur - mengikuti aliran gas kosmik saat disalurkan jauh dari void dan ke galaksi yang jauh. Ini akan memberikan catatan sejarah unik tentang bagaimana cluster galaksi dan lubang tumbuh dari ketidakhomogenan dalam Big Bang.
Hasilnya telah dipublikasikan dalam Astrophysical Journal dan tersedia online.
