Hầu hết chúng ta có thể hình dung vũ trụ như một khối khổng lồ gồm các thiên hà và các ngôi sao rải rác ít nhiều ngẫu nhiên trong không gian, nhưng hãy phóng to đủ xa và nó thực sự có cấu trúc của một mạng lưới khổng lồ . Các thiên hà có xu hướng tập hợp lại với nhau tại các điểm giao nhau của mạng lưới này, được kết nối bằng các sợi khí kéo dài hàng triệu năm ánh sáng. Khoảng trống giữa các sợi này là những khoảng trống trống rỗng đến khó tin trong không gian.
Vào năm 2015, các nhà thiên văn học từ Caltech đã sử dụng công cụ Keck Cosmic Web Imager (KCWI) để chụp ảnh mạng lưới vũ trụ trong vũ trụ xa xôi. Tuy nhiên, cách duy nhất mà nhóm nghiên cứu có thể nhìn thấy những sợi rất mờ đó là nhờ vào ánh sáng của một chuẩn tinh gần đó. Trong một nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã tìm cách ghi lại hình ảnh trực tiếp ánh sáng từ các dây tóc.
Christopher Martin, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Trước phát hiện mới nhất này, chúng tôi đã thấy các cấu trúc dạng sợi tương đương với cột đèn”. “Bây giờ chúng ta có thể nhìn thấy chúng mà không cần đèn.”
Trong nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã tìm cách chụp ảnh các cấu trúc mờ hơn bằng cách sử dụng các phương pháp mới để lọc ánh sáng nền, chẳng hạn như ánh sáng từ bầu khí quyển, hệ mặt trời và thiên hà của chúng ta.
Martin giải thích: “Chúng tôi nhìn vào hai mảng bầu trời khác nhau, A và B. “Các cấu trúc dây tóc sẽ ở những khoảng cách khác nhau theo hai hướng trong các mảng, vì vậy bạn có thể lấy ánh sáng nền từ hình ảnh B và trừ nó khỏi A, và ngược lại, chỉ để lại các cấu trúc. Tôi đã chạy mô phỏng chi tiết về điều này vào năm 2019 để thuyết phục bản thân rằng phương pháp này sẽ hiệu quả.”
Với sự trợ giúp của kỹ thuật này, KCWI đã có thể thu được ánh sáng từ vạch phát xạ mạnh nhất – khí hydro – trong quang phổ ánh sáng từ những sợi này trong một vùng của mạng vũ trụ nằm cách chúng ta từ 10 đến 12 tỷ năm ánh sáng. Phần dây tóc đặc biệt này đang ẩn nấp trong một góc tối hơn của vũ trụ, cách xa các cụm thiên hà, chuẩn tinh hoặc các nguồn sáng khác, nơi mà thông thường nó sẽ bị ẩn giấu.
Vì sự giãn nở của vũ trụ làm dịch chuyển ánh sáng về phía đầu đỏ của quang phổ, nên dấu hiệu ánh sáng từ những vật thể ở xa hơn có vẻ đỏ hơn những vật thể ở gần chúng ta hơn. Với suy nghĩ này, nhóm nghiên cứu đã có thể chụp các hình ảnh hai chiều từ KCWI, tách chúng dựa trên các bước sóng ánh sáng nhìn thấy được và xếp chồng chúng lên nhau để tạo ra hình ảnh 3D về một đoạn xa xôi của mạng lưới vũ trụ. Các nghiên cứu khác gần đây đã chụp được hình ảnh ánh sáng mờ nhạt của các sợi tơ vũ trụ bằng cách sử dụng khảo sát trường siêu sâu của Hubble.
Khả năng của các nhà thiên văn học trong việc giải quyết những sợi này cũng sẽ chỉ được cải thiện. KCWI gần đây đã được nâng cấp với một thành phần mới có khả năng nhìn thấy những phần có bước sóng dài hơn của quang phổ – các bit đỏ hơn – về cơ bản sẽ cho phép nó nhìn ngược lại không gian và thời gian xa hơn.
Mateusz Matuszewski, nhà khoa học công cụ cao cấp của dự án cho biết: “Với KCRM, kênh màu đỏ mới được triển khai của KCWI, chúng ta có thể nhìn xa hơn về quá khứ”. “Chúng tôi rất vui mừng về công cụ mới này sẽ giúp chúng tôi tìm hiểu về những sợi ở xa hơn và thời đại mà các ngôi sao và lỗ đen đầu tiên hình thành.”
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên . Bạn có thể xem hình ảnh 3D của một đoạn sợi tơ vũ trụ trong video bên dưới.