Астрономы впервые напрямую измерили крупномасштабное распределение космического нейтрального водорода. Результаты показали, что этот газ повторяет структуру космической паутины — гигантской сети галактик и вещества во Вселенной. О работе сообщило издание Universe Today со ссылкой на исследование в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Нейтральный водород был главным веществом Вселенной в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва. Он стал исходным материалом для формирования первых звёзд, галактик и элементов космической паутины. Сегодня водород остаётся самым распространённым элементом и присутствует как в межзвёздной, так и в межгалактической среде.
Исследование провела международная группа MeerKLASS, которая использует радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке. Учёные применили метод картирования интенсивности излучения водорода на длине волны 21 сантиметр, позволяющий создавать трёхмерные карты распределения вещества. Вместо объединения всех 64 антенн в один интерферометр исследователи задействовали каждую из них как отдельный телескоп, пожертвовав детализацией ради высокой скорости обзора.
Команда обработала данные с участка неба площадью около 250 квадратных градусов. Зафиксированный сигнал от нейтрального водорода сформировался примерно 4,5 миллиарда лет назад, то есть через девять миллиардов лет после Большого взрыва. Для уменьшения влияния аппаратных особенностей учёные сопоставили множество независимых карт, полученных разными антеннами и во время разных наблюдений, поскольку помехи от других космических источников примерно в 10 тысяч раз сильнее сигнала водорода.
Разработкой аналитической системы руководил старший научный сотрудник Университета Пердью Стивен Каннингтон, который с 2015 года также возглавляет одну из рабочих групп MeerKLASS. По его словам, результат стал итогом более чем десятилетней работы, начавшейся во время его обучения в докторантуре в Портсмуте. Полученные данные могут помочь точнее изучать скорость расширения Вселенной, влияние тёмной энергии и распределение тёмной материи, а сама методика 21-сантиметрового картирования превращается в новый инструмент современной космологии.