Радиотелескоп MeerKAT впервые напрямую зарегистрировал слабое радиоизлучение нейтрального водорода, пришедшее из областей Вселенной на расстоянии миллиардов световых лет. Сигнал добирался до Земли примерно четыре–пять миллиардов лет и позволяет изучать строение космоса на более раннем этапе его развития. Результаты работы опубликованы в The Astrophysical Journal Letters, о них сообщает SciTechDaily.
Международная группа исследователей, в которую вошли специалисты Манчестерского университета и Университета Западного Кейпа, проанализировала около 96 часов наблюдений. Учёным удалось обнаружить излучение водорода, соответствующее двум периодам космической истории, используя только радиоданные. Ранее надёжно выявлять такие далёкие сигналы обычно удавалось лишь при сопоставлении радиоизмерений с оптическими обзорами галактик.
Работа развивает метод картирования интенсивности водорода. Он основан на измерении совокупного радиоизлучения множества галактик, благодаря чему можно исследовать большие объёмы пространства без отдельного обнаружения каждого объекта. «Нейтральный водород — один из ключевых компонентов для понимания того, как формируются и развиваются галактики», — сказал соавтор исследования доктор Чжаотин Чэнь.
Нейтральный водород испускает радиоволны с длиной около 21 сантиметра, или 8,3 дюйма. По мере расширения Вселенной эти волны растягиваются, а степень такого смещения помогает различать излучение, возникшее на разных этапах её истории. Если объединить данные о длине волны с координатами источника на небе, можно построить трёхмерную карту космической структуры.
Сигнал удалось выделить в данных, собранных в 2018 году, когда MeerKAT только начинал научную работу. Наблюдения изначально не предназначались для картирования водорода, поэтому исследователям пришлось отделить крайне слабое излучение от более ярких радиоисточников, помех, создаваемых человеком, и эффектов, связанных с работой самого телескопа. «Это важная веха. Прямое обнаружение с помощью MeerKAT показывает, что данный метод постепенно становится практическим инструментом космологии», — отметил руководитель исследования доктор Соурабх Пол.
Измерения охватывают структуры размером в несколько миллионов световых лет — примерно сопоставимые с расстоянием между Млечным Путём и галактикой Андромеды. Более длительные наблюдения и обзоры больших участков неба должны позволить создавать подробные карты распределения водорода. Такой подход связан с будущими исследованиями обсерватории Square Kilometre Array Observatory (SKAO), для которой MeerKAT является телескопом-предшественником, и может помочь изучать формирование галактик, влияние тёмной материи на космическую сеть и изменения Вселенной на протяжении миллиардов лет.