Цікавості

Канадський радіотелескоп СНІМЕ уперше самостійно зареєстрував надзвичайно слабке радіовипромінювання водню з далекого Всесвіту, вік якого становить близько дев’яти мільярдів років. Це відкриття демонструє, що давно запропонований метод картування далеких космічних структур справді працює, і відкриває новий шлях до вивчення темної енергії. Про результати розповідає SсіеnсеDаіly із посиланням на Університет Британської Колумбії.СНІМЕ (Саnаdіаn Нydrоgеn Іntеnsіty Марріng Ехреrіmеnt) показав, що може виявляти надслабне радіосвітіння газоподібного водню, спираючись лише на власні спостереження, без «підстраховки» іншими оглядами неба. Це робить установку потужним і відносно недорогим інструментом для вивчення того, як Всесвіт розширювався в минулому та яку роль у цьому відіграє темна енергія — загадковий компонент космосу, що, за сучасними уявленнями, прискорює розбігання галактик.

Водень як космічний трасер

Водень є найпоширенішим елементом у Всесвіті та вихідною сировиною для утворення зір. Його слабке радіовипромінювання на довжині хвилі 21 сантиметр може слугувати своєрідним «маячком», який показує, як розподілена матерія в космічному просторі.Саме цей сигнал і націлений вловити СНІМЕ. Телескоп спостерігає не окремі галактики, а сумарне радіовипромінювання водню від великих ділянок Всесвіту. Вимірюючи, як цей сигнал змінюється на різних відстанях (а отже, в різні епохи космічної історії), астрономи можуть відновити, як змінювалися масштаб і швидкість розширення Всесвіту.До теперішнього результату науковцям СНІМЕ доводилося поєднувати свої дані з докладними оглядами галактик, отриманими іншими телескопами. Такі оптичні та інфрачервоні огляди теж дають змогу вивчати великомасштабну структуру, проте коштують значно дорожче, фокусуються на яскравих зоряних системах і зачіпають обмежені зони космосу.Новий результат показує, що СНІМЕ може самостійно робити необхідні вимірювання. Це дає змогу незалежно перевіряти різні гіпотези про природу темної енергії і порівнювати, які з них краще узгоджуються з реальною картиною розширення Всесвіту.

Як СНІМЕ мапує ранній Всесвіт

СНІМЕ розташований поблизу Пентіктону в провінції Британська Колумбія та працює на базі Національної дослідницької ради Канади. Це радіотелескоп незвичної форми, який щодня оглядає майже все північне небо.Одна з основних цілей проєкту — простежити, як газоподібний водень був розподілений у ранньому Всесвіті. На основі цієї великомасштабної «карти» астрономи відновлюють історію розширення космосу й отримують нові дані про дію темної енергії.Порівняно з оптичними оглядами галактик, підхід СНІМЕ має кілька важливих переваг:

дає змогу охоплювати значно більші об’єми простору за один раз;заглядає далі в минуле, до епох, коли багато галактик ще були слабкими або не мали активного зореутворення;коштує дешевше, оскільки не потребує наддетального зображення кожної окремої галактики;дозволяє працювати без прямої залежності від інших телескопних оглядів.

Що розповів новий сигнал водню

У супровідній науковій статті команда проаналізувала, яку саме інформацію несе зафіксований сигнал. Згідно з їхніми оцінками, приблизно два відсотки усього водню у Всесвіті в той час перебували в нейтральній атомарній формі. Цей результат загалом узгоджується з іншими незалежними вимірюваннями.Окрім дослідження космічного розширення, вимірювання показують, наскільки рівномірно або, навпаки, «згруповано» був розподілений водень. Це відкриває новий спосіб перевіряти моделі формування та еволюції галактик, а також відстежувати, як матерія поступово організувалася у великих масштабах — від розсіяного газу до волокон космічної «павутини» та скупчень галактик.

Як знайшли сигнал у морі перешкод

Успіх не був миттєвим проривом. Справжнє випромінювання водню виявилося захованим серед потужніших завадів: радіошуму від інших космічних джерел, сигналів штучного походження, а також ефектів, які створює сам телескоп.Щоб «витягти» корисний сигнал, науковці застосували нові методи обробки та аналізу даних. Після попереднього виділення можливого сліду водню команда понад рік перевіряла результат, щоб переконатися, що це не статистична флуктуація й не артефакт апаратури.Зрештою аналіз показав, що виявлене випромінювання походить від водню в далекому Всесвіті, коли вік космосу становив близько п’яти мільярдів років. Для цього використовували спостереження, зібрані за 94 ночі в 2019 році.

Попереду ще сім років даних

Нинішній результат базується лише на невеликій частині інформації, яку накопичив СНІМЕ з моменту старту роботи. У дослідників уже є майже сім років безперервних спостережень, які ще належить детально проаналізувати.Команда прагне застосувати відпрацьовану техніку до ще давніших епох — до часу, коли Всесвіту було приблизно три мільярди років. Це дозволить побачити, як темна енергія впливала на розширення космосу на різних етапах його історії та уточнити моделі еволюції галактик.Фінансування проєкту СНІМЕ забезпечують канадські федеральні та провінційні наукові фонди й установи, а обробку великих масивів даних підтримує цифрова дослідницька інфраструктура Канади. Нове відкриття підтверджує, що інтенсивне картування водню є дієвим інструментом космології та відкриває додаткове «вікно» для перевірки наших теорій про будову й історію Всесвіту.Стаття Радіотелескоп СНІМЕ виявив 9-мільярдний сигнал водню про темну енергію з'явилася спочатку на Цікавості.