En internationell grupp av forskare ledda av RIKEN Cluster for Pioneering Research har använt observationer från Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) vid ESO Very Large Telescope (VLT) i Chile och Suprime-Cam vid Subaru-teleskopet för att göra detaljerade observationer av gasfilamenten som förbinder galaxer i en stor, avlägsna protokluster i det tidiga universum.

Baserat på direkta observationer, de fann att, i enlighet med förutsägelserna av modellen för kall mörk materia för galaxbildning, filamenten är omfattande, som sträcker sig över mer än 1 miljon parsecs – en parsec som är drygt tre ljusår – och ger bränsle för intensiv bildandet av stjärnor och tillväxten av supermassiva svarta hål i protoklustret.

Observationerna, som utgör en mycket detaljerad karta över filamenten, gjordes på SSA22, en massiv proto-kluster av galaxer som ligger cirka 12 miljarder ljusår bort i konstellationen Vattumannen, vilket gör det till en struktur av det mycket tidiga universum.

Resultaten, publiceras i Vetenskap , ge nya insikter om galaxbildning. Den dominerande tron ​​vid en tidpunkt var att galaxer bildades och sedan organiserades i kluster på ett nedifrån-och-upp-sätt, men nu, Det anses allmänt att filamenten i universum underblåste bildandet av galaxhopar på platser där filamenten korsade, skapa täta områden av materia. I enlighet med detta, gruppen fann att skärningspunkten mellan de enorma filamenten de identifierade är hem för aktiva galaktiska kärnor - supermassiva svarta hål - och "stjärnsprängande" galaxer som har mycket aktiv stjärnbildning. De bestämmer sin plats från observationer gjorda med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) och W. M. Keck Observatory.

Deras observationer är baserade på detektering av vad som är känd Lyman alfastrålning – ultraviolett ljus som produceras när neutral vätgas joniseras och sedan återgår till sitt grundtillstånd – med hjälp av MUSE-instrumentet. Strålningen visade sig vara intensiv - för hög för att komma från universums ultravioletta bakgrundsstrålning. Deras beräkningar visade att den höga strålningen troligen utlöstes av stjärnbildande galaxer och bildande av svarta hål.

Enligt Hideki Umehata från RIKEN Cluster for Pioneering Research och University of Tokyo, tidningens första författare, "Detta tyder mycket starkt på att gas som faller längs filamenten under tyngdkraften utlöser bildandet av stjärnsprängande galaxer och supermassiva svarta hål, ger universum den struktur som vi ser idag.

"Tidigare observationer hade visat att det finns utsläpp från gasklumpar som sträcker sig bortom galaxerna, men nu har vi tydligt kunnat visa att dessa filament är extremt långa, gå även utanför kanten av fältet som vi såg. Detta ger trovärdighet till idén att dessa filament faktiskt driver den intensiva aktiviteten som vi ser i galaxerna inuti filamenten."

Medförfattare Michele Fumagalli från Durham University, STORBRITANNIEN., sa, "Det är väldigt spännande att för första gången tydligt se flera och utökade filament i det tidiga universum. Vi har äntligen ett sätt att kartlägga dessa strukturer direkt, och att i detalj förstå deras roll i att reglera bildandet av supermassiva svarta hål och galaxer."