|
Новый способ изучения темной энергии
|
|
|
|
Канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME) впервые показал, что он может обнаружить слабое свечение газообразного водорода из глубин прошлого Вселенной, используя только свои собственные данные.
|
|
|
|
Этот прорыв открывает путь к более быстрому и дешевому способу изучения темной энергии — таинственной силы, которая, как считается, заставляет Вселенную расширяться со все возрастающей скоростью и которая является одним из самых больших открытых вопросов в физике. Это достижение также является важной вехой для телескопа, который был создан для этой цели. Результаты опубликованы в Astrophysical Journal.
|
|
|
|
"Водород является наиболее распространенным элементом во Вселенной и сырьем, из которого формируются звезды", - сказал соавтор исследования доктор Арнаб Чакраборти, научный сотрудник Университета Торонто, который первым предложил это открытие. "Его слабое радиоизлучение действует как космический индикатор, показывая, как материя распределена в пространстве".
|
|
|
|
В астрофизическом сообществе существуют противоречивые теории о природе темной энергии. Используя свои собственные данные, CHIME может самостоятельно исследовать эти теории и помочь доказать или опровергнуть их.
|
|
|
|
|
|
|
«Это совершенно новый метод исследования космоса, реализованный с помощью прибора, который был разработан и построен канадцами», — говорит соавтор исследования доктор Марк Халперн, профессор кафедры физики и астрономии Университета Британской Колумбии и главный исследователь проекта CHIME. «Это смелый новый шаг в глобальной программе исследований в области космологии и история успеха Канады».
|
|
|
|
Картирование свечения водорода
|
|
|
|
CHIME — это радиотелескоп, расположенный недалеко от города Пентиктон в Британской Колумбии и находящийся в ведении Национального исследовательского совета Канады (НИСК). Он ежедневно составляет карту всего северного неба.
|
|
|
|
Это общеканадский исследовательский проект, созданный и управляемый учёными из Университета Британской Колумбии, Университета Макгилла, Университета Торонто и Доминионской радиоастрофизической обсерватории (НИСК), а также другими научно-исследовательскими организациями Северной Америки, в том числе Университетом штата Аризона.
|
|
|
|
CHIME был создан для составления карты распределения атомарного водорода в ранней Вселенной, что позволяет астрономам рассчитать скорость её расширения и исследовать тёмную энергию — таинственную силу, которая, как считается, заставляет Вселенную расширяться всё быстрее с течением времени.
|
|
|
|
Ранее CHIME приходилось сопоставлять свои наблюдения с данными о галактиках, полученными с помощью других телескопов. Исследования галактик позволяют ответить на тот же вопрос, но с помощью света, который позволяет детально изучать галактики. Они стоят на миллионы долларов дороже и фокусируются только на той части Вселенной, которая достаточно горяча и плотна для образования звезд.
|
|
|
|
Составляя карту комбинированного радиоизлучения, которое сам по себе излучает водород, CHIME может исследовать те же вопросы в большем масштабе, еще дальше во времени, с меньшими затратами и не полагаясь на результаты других исследователей.
|
|
Интерпретация сигналов
|
|
|
|
В сопроводительной статье исследователи рассмотрели, что наблюдаемый сигнал говорит о распределении водорода во Вселенной.
|
|
|
|
"Наши данные показывают, что примерно 2% водорода во Вселенной в то время находилось в нейтральной атомной форме, что в целом согласуется с другими измерениями", - сказал соавтор исследования доктор Шаббир Шейх, научный сотрудник Университета штата Аризона. "Измеряя, как распределяется и группируется этот водород, CHIME дает нам новый способ проверить наше понимание того, как формируются и эволюционируют галактики".
|
|
|
|
Празднование отложено на потом
|
|
|
|
Открытие не стало моментом эврики. Исследователи применили новые методы анализа и обработки данных, чтобы обнаружить слабый сигнал на фоне подавляющего шума, создаваемого Вселенной, человеческими технологиями и даже самим прибором. Затем они потратили больше года на тестирование находки, чтобы подтвердить, что это был сигнал из Вселенной, возраст которой составлял около 5 миллиардов лет. Это открытие основано на данных, полученных за 94 ночи наблюдений в 2019 году.
|
|
|
|
«Мы очень старались убедиться, что это не ложная тревога, — говорит Чакраборти. — После всех проверок сигнал остался. Это дало нам уверенность в том, что мы действительно видим водород из далёкой Вселенной».
|
|
|
|
«Долгое время астрофизики считали, что этот метод картографирования водорода с помощью такого телескопа обладает огромным потенциалом, — говорит соавтор исследования доктор Саймон Форман, доцент Университета штата Аризона. — Доказав, что этот метод работает на практике, мы открыли совершенно новое окно во Вселенную. Мы можем использовать его для проверки существующих теорий и получения новых данных о галактиках и других свойствах Вселенной».
|
|
|
|
Данные за семь лет
|
|
|
|
В текущем исследовании используется лишь малая часть данных, собранных телескопом CHIME с момента его запуска. Сейчас в распоряжении исследователей есть данные за почти семь лет наблюдений, и они работают над тем, чтобы расширить анализ, включив в него более ранние периоды космической истории, когда Вселенной было всего 3 миллиарда лет.
|
|
|
|
Источник
|
