ใยจักรวาล: โครงสร้างขนาดใหญ่ที่สุดของเอกภพ

ในสเกลเล็ก เอกภพเป็นก้อน ๆ มีดาว ดาราจักร และกระจุกดาราจักร แต่เมื่อมองในสเกลใหญ่มาก ๆ (ใหญ่กว่าราวหนึ่งพันล้านปีแสง) เอกภพดูเกือบเหมือนกันทุกที่ ระหว่างสองสเกลนี้คือโครงสร้างที่สวยงามที่สุดอย่างหนึ่งในธรรมชาติ เรียกว่าใยจักรวาล

ลำดับชั้นของโครงสร้าง

• ดาราจักร ขนาดหลายหมื่นถึงแสนปีแสง
• กลุ่มดาราจักร ดาราจักรไม่กี่สิบดวง เช่น กลุ่มท้องถิ่นของเราขนาดราว 10 ล้านปีแสง
• กระจุกดาราจักร ดาราจักรหลายร้อยถึงหลายพันดวง เป็นโครงสร้างใหญ่ที่สุดที่ยึดกันด้วยแรงโน้มถ่วงจนอยู่ตัวแล้ว
• มหากระจุกดาราจักร กลุ่มของกระจุกและกลุ่มดาราจักรที่เชื่อมกันเป็นเส้นใย ขนาดหลายร้อยล้านปีแสง ทางช้างเผือกอยู่ในมหากระจุกลานิอาเคอา ซึ่งมีดาราจักรราวหนึ่งแสนดวง
• ช่องว่าง บริเวณที่แทบไม่มีดาราจักร กว้างได้หลายร้อยล้านปีแสง เช่น ช่องว่างคนเลี้ยงสัตว์ (Boötes Void) กว้างราว 330 ล้านปีแสง

ทำแผนที่อย่างไร

ตำแหน่งบนท้องฟ้าวัดได้ง่าย แต่ระยะทางต้องใช้การเลื่อนทางแดงตามกฎของฮับเบิล โครงการสำรวจการเลื่อนทางแดงขนาดใหญ่ เช่น Sloan Digital Sky Survey และ DESI วัดสเปกตรัมของดาราจักรหลายสิบล้านดวง ทำให้ได้แผนที่สามมิติของเอกภพ ในปี ค.ศ. 1986 การสำรวจของ วาเลรี เดอ ลัปปาร็อง มาร์กาเร็ต เกลเลอร์ และ จอห์น ฮูครา ให้ภาพแรกที่เห็นชัดว่าดาราจักรเรียงตัวบนผิวของฟองขนาดยักษ์ ภาพนั้นมีรูปคล้ายคนยืนกางแขน ภายหลังจึงได้รับฉายาว่า "มนุษย์ไม้ขีด"

เกิดจากอะไร

ใยจักรวาลคือผลของแรงโน้มถ่วงที่ทำงานกับความไม่สม่ำเสมอเล็ก ๆ ในเอกภพยุคแรกเป็นเวลาหลายพันล้านปี สสารไหลออกจากบริเวณที่ความหนาแน่นต่ำกว่าเฉลี่ย ไปรวมเป็นแผ่น แผ่นยุบเป็นเส้นใย และเส้นใยไหลรวมกันที่จุดตัดซึ่งกลายเป็นกระจุกดาราจักร ส่วนบริเวณที่สสารไหลออกก็ว่างเปล่าลงเรื่อย ๆ กลายเป็นช่องว่าง สสารมืดเป็นโครงหลัก ดาราจักรเป็นเหมือนหลอดไฟที่ติดอยู่ตามโครงนั้น แบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ใช้สสารมืดเย็นสร้างใยจักรวาลที่หน้าตาเหมือนของจริงได้อย่างน่าทึ่ง

ไม้บรรทัดมาตรฐานของจักรวาล

ในเอกภพยุคแรก คลื่นเสียงที่วิ่งในพลาสมาร้อนทิ้งร่องรอยไว้เป็นระยะห่างที่ชอบเป็นพิเศษระหว่างดาราจักร ราว 490 ล้านปีแสงในปัจจุบัน เรียกว่าการสั่นของแบริออนแบบเสียง เพราะรู้ขนาดจริงของมัน จึงใช้เป็นไม้บรรทัดวัดประวัติการขยายตัวของเอกภพ และศึกษาพลังงานมืดได้