Universumi saab ette kujutada galaktikatest koosneva võrgustikuna, kus suurema tihedusega galaktikate parved moodustavad võrgustiku sõlmepunktid. Neid piirkondi, kus galaktikaid on vähem või pole üldse, nimetatakse tühimikeks. "Minu töö keskendus parvede vaheliste piklike parvede jadade ehk filamentide rollile tähesüsteemide arengus," sõnas doktoritöö autor, Tartu Observatooriumi insener Teet Kuutma.

Värske doktor selgitas, et alguses oli universum tihedam ja aine oli jaotunud ühtlasemalt. Selles jaotuses olid väikesed tiheduse erinevused, mis ajapikku hakkasid kasvama. "Seal, kus oli väiksem ületihedus, sinna voolas aine aina juurde, kus oli alatihedus, sealt voolas aine ära," sõnas Kuutma. Ta lisas, et aine liigub esmalt tühimike äärtesse ja sealt edasi mööda torujaid filamente galaktikaparvedesse.

Linnutee ketta läbimõõt on suurusjärgus 100 000 valgusaastat, kuid suuremate galaktikate puhul võib see ulatuda miljoni valgusaastani. Linnutee ja meie naabergalaktika Andromeeda vaheline distants on võrdlusena umbes kolm miljonit valgusaastat.

Filamendid pidurdavad täheteket

Uurimistöö põhines rahvusvahelisele Sloan Digital Sky Survey taevaülevaate andmetele, milles on kaardistatud nii Päikesesüsteemi kui ka sellest kaugemal asuvate tähtede ja galaktikate paiknemist. Seni on enim uuritud galaktikate parvesid ja tühimikke, ennekõike seetõttu, et neid on lihtsam mõõta. "Minu töö keskmes olnud filamente on arvutuslikult raskem defineerida. Filamendid on väga erineva suurusega, mõned on tihedalt galaktikaid täis, teised on üpris hõredad," selgitas Kuutma. 

Sõltuvalt keskkonnast on galaktikate omadused erinevad. Värsket doktorit huvitas, kuidas mõjutavad filamendid ja nendes tekkinud keskkond galaktikate arengut. Filamendis liigub aine võrreldes tühimikuga kiiremini ja turbulentsemalt.

"Kui galaktika satub filamenti, häiritakse galaktikasse lisanduva gaasi vool, millest galaktika tähti moodustab. Mööda filamenti edasi liikudes muutub tähesüsteem seega pärsitud ja passiivse tähetekkega galaktikaks, sest gaasivarud saavad otsa ja uusi tähti ei saa enam tekkida," rääkis Kuutma.

Kuutma rõhutas, et galaktikaid mõjutavaid mitmed tegurid ja oluline on neid omavahel eristada. Lisaks filamendis toimuvale ainevoolule mõjutab galaktikate täheteket näiteks keskkonna tihedus. Tühimikus, kus tihedus on väiksem, on tähetekke jaoks tingimused soodsamad. 

"Parves seevastu on aine aga tihedalt kokku pressitud ja seal on täheteke väiksema intensiivsusega. Lisaks võivad parves galaktikad kokku põrgata, ka see pärsib tähtede moodustumist," kommenteeris Kuutma.

Universumi aina detailsem uurimine

Filamentide uurimine paelub teadlasi viimase 10-20 aasta jooksul aina enam. Kui enne seda uuriti üksikute filamentide ülesehitust, siis nüüd on Kuutma sõnul aeg teha suuremaid üldistusi, mis omakorda eeldab võimalikult paljude filamentide ja nendes leiduvate galaktikate statistilist uurimist.

Kuutma rõhutas, et tema töö tugineb tuntud eesti astrofüüsiku Jaan Einasto läbimurdelistele avastustele. "Einasto oli üks esimesi, kes kirjeldas galaktikate paiknemise struktuuri ning mõõtis parvede ja tühikute suurust. Minu töö jätkab seda tööd, vaadeldes detailsemalt filamentide rolli," ütles Kuutma.

Doktoritöö oponendi, Turu Ülikooli teaduskeskuse koordinaatori doktor Pasi Nurmi sõnul algasid suuremamõõtmelised galaktikate uuringud 1980. aastatel, sealt alates on uurimused läinud aina konkreetsemaks ja täpsemaks: "Ma ei ütleks, et Teet Kuutma töö ütleks midagi sellist, mida me poleks osanud oodata, aga see lisab siiski olulise tüki olemasolevate teadmiste puslesse," rääkis Nurmi.

Ta lisas, et doktoritöö kasutab ka varasemates uurimustes rakendatud filamentide otsimise algoritme. "Nende puhul on tõstatatud küsimus, kui hästi need ikkagi aitavad filamente leida. Usutavasti leiavad sellega seotud küsimused tulevastes uurimistöödes põhjalikumat käsitlemist," rääkis Nurmi. 

Ta lisas, et valdkonnas on tulekul uue põlvkonna suuremahulised uurimused, mis aitavad mõista tumeaine jaotust ja leiavad miljoneid uusi galaktikaid. Samuti on Nurmi sõnul olulised arengud toimumas arvutipõhiste simulatsioonide vallas, mis pakuvad aina täpsemat sissevaadet universumi ülesehitusse.

Teet Kuutma kaitses oma doktoritöö "Galaxies and non-galactic baryons in cosmic filaments" ("Galaktikad ja muu barüonaine kosmolistes filamentides") Tartu Ülikooli galaktikate füüsika ja kosmoloogia osakonnas 4. novembril.