|
Слабый водородный сигнал из далекой Вселенной
|
|
|
|
Астрономы из Университета Манчестера и Университета Западного Кейпа непосредственно зафиксировали чрезвычайно слабый радиосигнал от газообразного водорода, находящегося на расстоянии миллиардов световых лет, что открывает новый мощный способ картографирования крупномасштабной структуры Вселенной. Используя южноафриканский радиотелескоп MeerKAT, международная команда ученых измерила радиоизлучение нейтрального водорода, относящееся к тому времени, когда Вселенная была на несколько миллиардов лет моложе, чем сегодня.
|
|
|
|
Результаты, опубликованные в Astrophysical Journal Letters, демонстрируют потенциал метода, известного как картирование интенсивности водорода, который позволяет астрономам изучать обширные области космоса более эффективно, чем когда-либо прежде.
|
|
|
|
Как работает картирование интенсивности водорода
|
|
|
|
Нейтральный водород естественным образом испускает слабый радиосигнал, известный как 21-сантиметровая линия. По мере расширения Вселенной этот сигнал растягивается до более длинных волн, что позволяет астрономам наблюдать водород на разных этапах космической истории.
|
|
|
|
Вместо того, чтобы обнаруживать отдельные галактики поодиночке, при составлении карты интенсивности излучения водорода измеряется суммарное радиоизлучение многих неразведанных галактик. Это позволяет изучать огромные объемы Вселенной и строить трехмерную картину ее структуры.
|
|
|
|
|
|
|
До сих пор надёжное обнаружение этого сигнала на таких расстояниях обычно требовало объединения радиотелескопических наблюдений с оптическими исследованиями галактик. Однако в новом исследовании команда учёных напрямую обнаружила сигнал, связанный с распределением интенсивности реликтового излучения, используя только радиотелескоп MeerKAT.
|
|
|
|
Команда проанализировала около 96 часов наблюдений с помощью MeerKAT и обнаружила сигнал, относящийся к двум периодам космической истории, то есть к излучению, которое двигалось в течение примерно 4–5 миллиардов лет, прежде чем достигло Земли. Измерения позволили проследить распространение реликтового излучения на расстояния в несколько миллионов световых лет, что сопоставимо с расстоянием между Млечным Путём и соседней с ним галактикой Андромедой.
|
|
Что говорят исследователи
|
|
|
|
"Это очень важное достижение, — сказал доктор Сураб Пол, ведущий автор исследования. — Метод картирования распределения интенсивности реликтового излучения долгое время считался перспективным способом эффективного картографирования Вселенной, но этот сигнал чрезвычайно слабый, и его трудно отделить от фонового излучения, техногенных радиочастотных помех и инструментальных погрешностей. Прямое обнаружение этого сигнала с помощью MeerKAT показывает, что этот метод становится практическим инструментом в космологии".
|
|
|
|
"Это был сложный процесс анализа данных, потребовавший детального понимания множества источников помех, которые могут повлиять на столь слабые измерения", — добавил профессор Сантос. «Особенно примечательно, что данные, использованные в этом исследовании, были получены в 2018 году, когда телескоп MeerKAT только начал свою научную деятельность. Теперь у нас есть обширная база данных MeerKAT, которую можно исследовать с помощью этого метода».
|
|
|
|
По словам исследователей, эта работа открывает новые возможности для изучения нейтрального водорода на космологических расстояниях и того, как формируются и эволюционируют галактики с течением космического времени.
|
|
|
|
Доктор Чжаотин Чен, соавтор исследования, сказал: «Нейтральный водород — один из ключевых факторов для понимания того, как формируются и эволюционируют галактики.
|
|
|
|
Благодаря методу картографирования интенсивности нам не нужно обнаруживать каждую отдельную галактику. Вместо этого мы можем измерить совокупный сигнал от водорода в больших космических пространствах, что открывает перед нами новые возможности для изучения эволюции галактик и распределения материи во Вселенной».
|
|
|
|
Это открытие также имеет важное значение для будущих космологических исследований. Ожидается, что метод картографирования интенсивности водорода станет одним из основных научных направлений работы Обсерватории Square Kilometer Array, предшественником которой является телескоп MeerKAT.
|
|
|
|
Профессор Лаура Вольц, соавтор исследования из Манчестерского университета, добавила: «MeerKAT продолжает открывать новые возможности для космологии. Тот факт, что этот сигнал можно извлечь из наблюдений, которые изначально не предназначались для картографирования интенсивности водорода, очень обнадеживает». Это свидетельствует об огромной научной ценности данных, полученных с помощью MeerKAT, и указывает на перспективность будущих наблюдений с помощью SKAO».
|
|
|
|
По словам исследователей, будущие наблюдения, охватывающие более обширные участки неба и длящиеся дольше, позволят астрономам составить еще более подробную карту распределения водорода, что поможет понять, как формировались галактики, как темная материя формирует космическую паутину и как Вселенная развивалась на протяжении миллиардов лет.
|
|
|
|
Источник
|
