Астрономы с помощью радиотелескопа MeerKAT обнаружили излучение нейтрального водорода, пришедшее с расстояния в миллиарды световых лет. Сигнал относится к эпохе, когда возраст Вселенной был значительно меньше нынешних 13,8 млрд лет. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Нейтральный водород испускает слабый радиосигнал, известный как линия длиной 21 сантиметр. Из-за расширения Вселенной его длина волны увеличивается, что называют красным смещением. По степени этого смещения ученые могут определить, сколько времени сигнал находился в пути и к какому периоду относится газ.
Метод картирования интенсивности водорода позволяет фиксировать суммарное излучение газа на больших участках космоса, не наблюдая каждую отдельную галактику. Благодаря этому можно составлять трехмерные карты крупнейших структур Вселенной и изучать распределение вещества. Ранее для таких исследований радиоданные обычно сопоставляли с наблюдениями в видимом диапазоне.
В новой работе специалисты использовали только радиосигналы MeerKAT, состоящего из 64 антенн в национальном парке Мееркат в Северо-Капской провинции ЮАР. За основу взяли около 96 часов наблюдений. Исследователи выявили водород, существовавший 4–5 млрд лет назад и распределенный на расстояниях в миллионы световых лет.
Руководитель группы Сурабх Пол отметил, что прямое обнаружение столь слабого сигнала стало важным этапом для космологии. По его словам, выделить излучение сложно из-за помех, фоновых источников и особенностей приборов. Ученые намерены продолжить наблюдения MeerKAT на более обширных участках неба, чтобы получить более подробные карты водорода.
Полученные данные также могут быть полезны для будущих исследований на обсерватории Square Kilometre Array Observatory, которую строят в Западной Австралии и Южной Африке. Участники проекта подчеркнули, что использованные записи были сделаны еще в 2018 году, когда MeerKAT только начал научную работу. В архиве телескопа остается значительный объем данных для дальнейшего изучения этим методом.
