I de största skalorna sträcker sig nät av gasformiga trådar över hundratals miljoner ljusår som förbinder massiva galaxkluster. Men denna gas är så ovanlig att det är omöjligt att se direkt.
I flera år har astronomer använt kvasarer - lysande galaktiska centra som drivs av supermassiva svarta hål som snabbt förvärvar material - för att kartlägga den annars osynliga saken.
Men nu har ett team av astronomer under ledning av Khee-Gan Lee, en postdoktor vid Max Planck Institute for Astronomy, för första gången lyckats skapa en tredimensionell karta över universums storskaliga struktur med hjälp av avlägsna galaxer. Och fördelarna är många.
Vetenskapen har alltid gått något så här: när det starka ljuset från en avlägsen kvasar rör sig mot jorden, möter den de ingripande vätgaserna och absorberas delvis. Detta lämnar mörka absorptionslinjer i kvasarens spektrum.
Om universum var statiska, skulle de mörka absorptionslinjerna alltid vara belägna på samma plats (121 nanometer för den så kallade Lyman-alfa-linjen) i kvasarspektrumet. Men eftersom universum expanderar flyger den avlägsna kvasaren bort från jorden med snabb hastighet. Detta sträcker kvasarens ljus, så att varje ingripande vätgasgasmoln trycker sin absorptionssignatur på en annan region i kvasarspektrumet och lämnar en skog av linjer.
Därför kan detaljerade mätningar av flera kvasars spektra nära varandra avslöja den tredimensionella naturen hos de ingående vätmoln. Men galaxer är nästan 100 gånger så många som kvasarer. Så i teorin borde de ge en mycket mer detaljerad karta.
Det enda problemet är att galaxer också är cirka 15 gånger svagare än kvasarer. Så astronomer trodde att de helt enkelt inte var ljusa nog för att se väl i det avlägsna universum. Men Lee genomförde beräkningar som antydde annat.
"Jag blev förvånad över att befintliga stora teleskop redan skulle kunna samla tillräckligt med ljus från dessa svaga galaxer för att kartlägga absorptionen i förgrunden, om än med en lägre upplösning än vad som skulle vara möjligt med framtida teleskop," sade Lee i en nyhetsmeddelande. "Fortfarande skulle detta ge en aldrig tidigare skådad bild av den kosmiska webben som aldrig har kartlagts på så stora avstånd."
Lee och hans kollegor använde det 10 meter långa Keck I-teleskopet på Mauna Kea, Hawaii för att titta närmare på de avlägsna galaxerna och skogen med väteabsorption inbäddade i deras spektra. Men även vädret på Hawaii kan bli ful.
"Vi var ganska besvikna eftersom vädret var hemskt och vi lyckades bara samla in några timmars bra data," sa medförfattare Joseph Hennawi, också från Max Planck Institute for Astronomy. "Men utifrån datakvaliteten när det kom från teleskopet var det redan klart för mig att experimentet skulle fungera."
Teamet kunde bara samla in data i fyra timmar. Men det var fortfarande enastående. De tittade på 24 avlägsna galaxer, som gav tillräcklig täckning av en liten lapp av himlen och tillät dem att kombinera informationen i en tredimensionell karta.
Kartan visar universums storskaliga struktur när det bara var en fjärdedel av dess nuvarande ålder. Men teamet hoppas snart kunna analysera kartan för mer information om strukturens funktion - efter flödet av kosmisk gas när det trattade bort från tomrum och till avlägsna galaxer. Det kommer att ge en unik historisk historia om hur galaxklyngarna och tomrummen växte från inhomogeniteter i Big Bang.
Resultaten har publicerats i Astrophysical Journal och är tillgängliga online.
