Co to jest nić kosmiczna?
Nić kosmiczna (cosmic filament, włókno kosmiczne) to wydłużona, nitkowa struktura o skali setek milionów lat świetlnych, stanowiąca jeden z podstawowych elementów wieloskalowej struktury Wszechświata – tzw. kosmicznej sieci (cosmic web). Galaktyki i gromady galaktyk nie rozmieszczone są jednorodnie w przestrzeni, lecz skupiają sie wzdłuż włókien, na węzłach (supergromady galaktyk) i ścianach (sheets, filmy galaktyczne), otaczając ogromne, prawie puste obszary zwane próżniami (voids) o rozmiarach 100-400 Mpc. Nić kosmiczna jest odpowiednikiem nici pajęczyny w skali kosmologicznej.
Struktura kosmicznej sieci: węzły (nodes) – gromady i supergromady galaktyk (np. Supergromada Laniakea z ok. 100 000 galaktyk o masie ok. 10^17 M_sol); włókna (filaments) – łączą węzły, koncentrują galaktyki i gaz; ściany (sheets, walls) – dwuwymiarowe struktury galaktyk między włóknami; próżnie (voids) – prawie puste obszary o rozmiarach 50-400 Mpc. Sieć kosmiczna jest wynikiem grawitacyjnego wzrostu perturbacji gęstości z epoki inflacji – mechanizm jest taki sam jak w symulacjach numerycznych grawitacyjnego kolabsu (Zeldovich pancakes, 1970). Symulacje Millenium Simulation (Springel et al. 2005), Illustris TNG, EAGLE, Flamingo odtwarzają kosmiczną sieć z zadziwiającą dokładnością dopasowaną do obserwacji. Metodą identyfikacji nici w obserwacjach i symulacjach są algorytmy topologiczne (NEXUS, T-web, Spineweb). Największe znane włókna: Wielki Mur Sloan (Sloan Great Wall, dlugos ok. 1,4 mld al, odkryty 2003) i Wielki Mur Herkulesa-Korony Północnej (Hercules-Corona Borealis Great Wall, ok. 10 mld al – jedna z największych znanych struktur we Wszechświecie, odkryty 2013).
Nici kosmiczne zawierają nie tylko galaktyki, lecz takze ogromne ilości ciepło-cieplego gazu (WHIM, Warm-Hot Intergalactic Medium, T = 10^5-10^7 K) – missing baryons problem: ok. 50% wszystkich barionów Wszechświata przez długo nie dawało sie bezpośrednio obserwować (za gorące dla optyki, za zimne dla rentgenu). Satelita eROSITA (SRG, Rosja/Niemcy, launch 2019) odkrywa i mapuje włókna WHIM w promieniach rentgenowskich miękkich (0,3-2 keV). Obserwacje nut dyspersji sygnału FRB (Fast Radio Bursts) pozwalają mierzyć gestość elektronów wzdłuż linii widzenia przez włókna – pośrednia metoda wykrywania WHIM w nici kosmicznych. Przyszłe misje (SKA, Euclid, DESI, Roman) dostarczą precyzyjnych map kosmicznej sieci i ewolucji jej struktury z redshiftem – kluczowe dla kosmologii i modeli ciemnej energii.