คนวงในเล่าว่านักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ถอดรหัสโครงสร้างของจักรวาลได้อย่างไร เราอาศัยอยู่ในจักรวาลที่มีรังผึ้งหรือลูกชิ้น อย่างน้อย นั่นเป็นวิธีที่นักจักรวาลวิทยาจินตนาการถึงจักรวาลเมื่อไม่นานมานี้ แต่การเปรียบเทียบไม่ถูกต้องนัก จักรวาลกลับมีลักษณะคล้ายใยแมงมุมขนาดใหญ่ซึ่งสร้างจากก๊าซและกาแล็กซี เป็นมุมมองของจักรวาลที่มีต้นกำเนิดมาจากโครงงานวิทยาศาสตร์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย
The Cosmic Webของ J. Richard Gott นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากพรินซ์ตันได้รวบรวมเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยส่วนตัวเกี่ยวกับฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ ได้กล่าวถึงภารกิจเกือบ 100 ปีในการทำความเข้าใจกายวิภาคของจักรวาล การเดินทางมุ่งเน้นไปที่ความพยายามของ Gott และเพื่อนร่วมงานของเขาเพื่อดู “ภาพรวม” และค้นหาว่าโครงสร้างของจักรวาลสามารถเปิดเผยอะไรเกี่ยวกับเงื่อนไขในช่วงเวลาแรกหลังจากบิ๊กแบง
ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 มีสำนักแห่งความคิดสองแห่ง:
กลุ่มหนึ่งระบุว่าจักรวาลประกอบด้วยกระจุกดาราจักรที่แยกตัวออกมา (ลูกชิ้น) ในขณะที่อีกแห่งอ้างว่ากาแลคซีก่อตัวขึ้นตามผนังที่ห่อหุ้มช่องว่างขนาดใหญ่ (รังผึ้ง) ในปี 1986 Gott และเพื่อนร่วมงานได้แนะนำการประนีประนอม: จักรวาลดูเหมือนฟองน้ำโดยมีกาแล็กซีติดตามเว็บคอสมิกหนาแน่น เว็บนี้เกิดขึ้นหลังจากเกิดบิกแบงและขยายจากขนาดย่อยไปจนถึงสัดส่วนของจักรวาลในช่วง 13.8 พันล้านปีต่อมาของการขยายตัวของจักรวาล วิสัยทัศน์ของ Gott ได้รับการพิสูจน์แล้วเนื่องจากกล้องโทรทรรศน์ได้เปิดเผยว่าซุปเปอร์คลัสเตอร์และเส้นใยกาแลคซีเชื่อมโยงกันอย่างแท้จริงในเว็บที่ทอดยาวไปทั่วจักรวาล
Gott นำเสนอข้อมูลเชิงลึกโดยละเอียดว่ามุมมองของเราเกี่ยวกับจักรวาลเปลี่ยนไปอย่างไร โดยให้การบัญชีอย่างละเอียดว่านักจักรวาลวิทยามาถึงการเปิดเผยเหล่านี้ได้อย่างไร ตัวอย่างเช่น แนวคิดเกี่ยวกับฟองน้ำแห่งจักรวาลของเขาได้รับแรงบันดาลใจจากโปรเจ็กต์ระดับไฮสคูลในชั้นเรียนของรูปหลายเหลี่ยมสามมิติที่เมื่อเรียงซ้อนกัน จะสร้างโครงสร้างที่ชวนให้นึกถึงฟองน้ำในทะเล โครงการนี้ทำให้เขาได้รับรางวัลที่สอง จากการค้นหาพรสวรรค์ด้านวิทยาศาสตร์ของ Westinghouseในปี 1965 (ปัจจุบันคือ Intel Science Talent Search ซึ่งดำเนินการโดย Society for Science & the Public ซึ่งเผยแพร่Science News )
ในบางครั้ง ยังไม่ชัดเจนว่าใครคือกลุ่มเป้าหมายของ Gott การผสมผสานของไดอารี่และร้อยแก้วทางเทคนิคทำให้หนังสือมีน้ำเสียงที่ไม่สม่ำเสมอ การเปรียบเทียบที่ชาญฉลาดควบคู่ไปกับสมการและสัญกรณ์คณิตศาสตร์ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ใช้พื้นที่ร่วมกับเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยจากอาชีพการงานของเขา แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะน่าอ่าน แต่บางครั้งก็ทำให้แนวคิดที่ยุ่งยากอยู่แล้วน่าติดตามยิ่งขึ้นไปอีก นอกจากน้ำเสียงและผู้ชมแล้ว บรรดาผู้คลั่งไคล้จักรวาลวิทยาจะได้พบกับความซาบซึ้งแบบใหม่และลึกซึ้งต่อความเข้าใจในการทำงานของจักรวาล
สงสัยหลุมดำมิดเดิลเวทใกล้ใจกลางทางช้างเผือก
เมฆก๊าซปั่นป่วนแสดงให้เห็นว่ามีอิทธิพลโน้มถ่วงสูงหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีอาจมีเพื่อนบ้านรุ่นมิดเดิ้ลเวท หากคู่นี้มีอยู่จริง มันจะเป็นหลุมดำที่มีมวลมากเป็นอันดับสองที่รู้จักในทางช้างเผือก
หลุมดำที่มีน้ำหนักเท่ากับดวงอาทิตย์ประมาณ 100, 000 ดวงสามารถอธิบายได้ว่าทำไมก๊าซในเมฆระหว่างดวงดาวจึงหมุนวนไปหลายร้อยกิโลเมตรต่อวินาที Tomoharu Oka นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Keio ในเมืองโยโกฮาม่า ประเทศญี่ปุ่น และเพื่อนร่วมงานได้นำเสนอผลการวิจัยในวันที่ 1 มกราคมจดหมายวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์
หลุมดำมวลปานกลางซึ่งมีมวลประมาณ 100 ถึง 1 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ เป็นที่ต้องการอย่างมากแต่หายาก พวกเขาอาจช่วยให้นักวิจัยเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำที่มีมวลของดวงอาทิตย์สองสามดวงกับมวลมหาศาลที่มีมวลมากถึงหลายพันล้านเท่า นักดาราศาสตร์ยังไม่ได้ค้นพบหลักฐานที่แน่ชัดสำหรับหลุมดำขั้นกลาง แม้ว่าแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่ลุกโชติช่วงบางแห่งที่เห็นในดาราจักรอื่นจะเป็น แหล่งกำเนิดแสง
ผู้สมัครรายใหม่นี้และกลุ่มเมฆที่เป็นโฮสต์อยู่ในนิวเคลียสของทางช้างเผือก ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 25,000 ปีแสงในกลุ่มดาวราศีธนู ห่างจากหลุมดำขนาดมหึมาของภูมิภาคนี้เพียง 200 ปีแสง โดยมีน้ำหนักประมาณ 4 ล้านดวงอาทิตย์ Oka และเพื่อนร่วมงานค้นพบเมฆที่ปั่นป่วนโดยใช้หอดูดาว Nobeyama Radioในญี่ปุ่น การค้นหาผ่านภาพเอ็กซ์เรย์และอินฟราเรดแบบเก่าเพื่อหาแหล่งที่มาของความปั่นป่วนนั้นกลับไม่พบอะไรเลย นักวิจัยให้เหตุผลว่าเมฆกำลังผ่านหลุมดำมวลปานกลางที่มองไม่เห็นซึ่งแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดก๊าซขึ้น
Cole Miller นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก University of Maryland ในคอลเลจพาร์ค บอกว่า มีปัญหาสองสามประการในการตีความนี้ ในขณะที่หลุมดำที่มีมวลมากขนาดนี้พุ่งทะลุเมฆระหว่างดวงดาว มันควรจะสร้างรังสีที่สว่างกว่าดวงอาทิตย์ประมาณหนึ่งพันล้านเท่า และเนื่องจากหลุมดำจะใช้เวลาเพียง 10,000 ปีในการเคลื่อนผ่านก้อนเมฆ ซึ่งเป็นการกะพริบตาในช่วงเวลาของจักรวาล โอกาสในการค้นพบทั้งสองรวมกันนั้นค่อนข้างต่ำ “เราจะต้องโชคดีอย่างน่าทึ่ง” เขากล่าว
Oka กล่าวว่าเขาวางแผนที่จะจับตาดูเมฆเพื่อหาแสงวาบที่เกิดจากก๊าซที่ชนกันรอบๆ หลุมดำสมมุติฐาน หากมี “เราคาดว่าการแผ่รังสีเอกซ์ที่แผ่วเบาหรือการลุกเป็นไฟ” เขากล่าว
