Het kosmische web - de verdeling van materie op de grootste schalen in het heelal - wordt meestal gedefinieerd door de verdeling van sterrenstelsels. Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie door een team van astronomen uit Frankrijk, Israël en Hawaï laten een nieuwe benadering zien. In plaats van sterrenstelsels te gebruiken, ze brachten de bewegingen van duizenden sterrenstelsels in kaart. Omdat sterrenstelsels naar gravitatieaantrekkers worden getrokken en weg bewegen van lege gebieden, deze bewegingen stelden het team in staat om de dichtere materie in clusters en filamenten te lokaliseren en de afwezigheid van materie in regio's die holtes worden genoemd.

Materie was bijna homogeen verdeeld in het zeer vroege heelal, met slechts minuscule variaties in dichtheid. Gedurende de 14 miljard jaar durende geschiedenis van het universum, de zwaartekracht heeft op sommige plaatsen de materie samengetrokken en andere plaatsen steeds meer leeg gemaakt. Vandaag, de materie vormt een netwerk van knopen en verbindende filamenten die het kosmische web worden genoemd. De meeste van deze materie is in een mysterieuze vorm, de zogenaamde 'donkere materie'. Sterrenstelsels hebben zich gevormd met de hoogste concentraties materie en fungeren als vuurtorens die de onderliggende kosmische structuur verlichten.

Het nieuw gedefinieerde kosmische snelheidsweb definieert de structuur van het universum alleen op basis van snelheidsinformatie. In die regio's met overvloedige waarnemingen, de structuur van het snelheidsweb en het web afgeleid van de locaties van de melkwegvuurtorens zijn vergelijkbaar. Deze overeenkomst vormt een sterke bevestiging van het fundamentele idee dat de structuur zich ontwikkelde vanuit de groei van aanvankelijk kleine fluctuaties door zwaartekracht.

De kosmische snelheidswebanalyse werd geleid door Daniel Pomarede, Atoom Energie Centrum, Frankrijk, met de medewerking van Helene Courtois aan de Universiteit van Lyon, Frankrijk; Yehuda Hoffman aan de Hebreeuwse Universiteit, Israël; en Brent Tully van het Instituut voor Astronomie van de Universiteit van Hawaï.

"Met de bewegingen van de sterrenstelsels, we kunnen afleiden waar alle massa zich bevindt:de sterrenstelsels en de 5 keer meer overvloedige transparante materie (meestal ten onrechte donkere materie genoemd). Deze totale zwaartekracht, samen met de uitdijing van het heelal, is verantwoordelijk voor de bewegingen die de architectuur van het universum creëren. De zwaartekracht van sterrenstelsels alleen kan dit netwerk dat we zien niet creëren, "zei Dr. Courtois.

Dr. Tully voegt toe, "Bovendien, een brede strook van het universum is verborgen achter de verduisterende schijf van ons eigen Melkwegstelsel. Onze reconstructie van de structuur met het snelheidsweb onthult voor het eerst filamenten van materie die zich helemaal rond de hemel uitstrekken en gemakkelijk door deze gebieden van verduistering kunnen worden gevolgd."

Deze definitie van het kosmische snelheidsweb werd mogelijk gemaakt door de grote en coherente verzameling van afstanden en snelheden van sterrenstelsels in de reeks Cosmicflows. De huidige analyse is gebaseerd op een studie van 8, 000 sterrenstelsels in de tweede release van Cosmicflows. De derde uitgave, met meer dan twee keer zoveel afstanden en snelheden van sterrenstelsels is al beschikbaar, en zal het kosmische snelheidsweb in steeds rijkere details onthullen.

Het belangrijkste onderdeel van het programma is het verkrijgen van goede afstanden tot sterrenstelsels. Er worden verschillende methoden gebruikt, zoals het exploiteren van de bekende helderheid van oude sterren die net helium in hun kernen beginnen te verbranden, en de relatie tussen de rotatiesnelheid van sterrenstelsels en het aantal sterren dat ze bezitten. Bij de waarnemingen zijn tientallen telescopen over de hele wereld en in de ruimte en op golflengten van zichtbaar licht via infrarood tot radio betrokken.

"De snelheidswebmethode voor het in kaart brengen van de kosmos is analoog aan het gebruik van platentektoniek in de geologie. Het helpt niet alleen de huidige lay-out van het universum te begrijpen, maar ook de beweging van de onzichtbare onderliggende massa's die verantwoordelijk zijn voor die topologie, "zei Dr. Courtois.

Het team heeft een uitgebreide video gemaakt waarin het kosmische snelheidsweb wordt gedemonstreerd. Het legt eerst de concepten uit die ten grondslag liggen aan de reconstructie van het kosmische snelheidsweb, gevolgd door een beschrijving van de belangrijkste elementen. De video laat vervolgens zien hoe kosmische stromen zijn georganiseerd binnen de structuur, en hoe het aantrekkingsgebied van de onlangs in kaart gebrachte Laniakea Supercluster zich in zijn elementen bevindt. In de laatste reeks, de kijker betreedt een meeslepende verkenning van de draadvormige structuur van het plaatselijk universum, navigeren door de filamenten en de belangrijkste knooppunten bezoeken, zoals de Great Attractor. De 11 minuten durende video is hieronder gelinkt en beschikbaar op https://vimeo.com/pomarede/vweb.

De 3-dimensionale kaart kan ook worden verkend in een interactieve visualisatie, met behulp van het gratis online Sketchfab-platform. Dit is een krachtig hulpmiddel om de structuur vanuit elk gezichtspunt interactief te visualiseren en te vergelijken met de verdeling van sterrenstelsels; men kan in de filamenten duiken en ze in onderdompeling verkennen. Met de juiste virtual reality-hardware, het kan ook in VR-modus worden gebruikt. Deze visualisatie markeert een mijlpaal aangezien de eerste keer dat een dergelijke interactieve dataset zal worden ingebed in de online versie van het wetenschappelijke artikel dat verschijnt in de Astrofysisch tijdschrift . Iedereen is uitgenodigd om te communiceren met onderstaande gegevens, of op https://sketchfab.com/models/754cb85550fb42588175f8a215718521.