Канадский эксперимент по картографированию интенсивности водорода (CHIME) впервые продемонстрировал, что способен самостоятельно обнаруживать крайне слабое радиоизлучение водородного газа из далёкой Вселенной, сообщает ScienceDaily. Результат может дать учёным более быстрый и дешёвый способ изучения тёмной энергии — загадочного явления, которое, как считается, ускоряет расширение Вселенной. Работа опубликована в The Astrophysical Journal.

«Водород — самый распространённый элемент во Вселенной и исходный материал, из которого формируются звёзды, — отметил соавтор работы доктор Арнаб Чакраборти из Университета Торонто, первым предложивший это открытие. — Его слабое радиоизлучение действует как космический маркер, показывая, как материя распределена в пространстве».

CHIME — радиотелескоп близ Пентиктона в Британской Колумбии, управляемый Национальным исследовательским советом Канады (NRC). Инструмент ежедневно сканирует всё северное небо. В проекте участвуют исследователи из Университета Британской Колумбии, Университета Макгилла, Университета Торонто и Доминионской радиоастрофизической обсерватории, а также Университет штата Аризона.

До сих пор исследователям CHIME приходилось сравнивать свои радионаблюдения с данными галактических обзоров, полученными другими телескопами. Такие обзоры стоят на миллионы долларов дороже и охватывают в основном области Вселенной, достаточно горячие и плотные для образования звёзд. CHIME же измеряет суммарное радиоизлучение самого водорода, что позволяет изучать куда более обширные области космоса, заглядывать дальше в прошлое и решать схожие задачи при малой доле затрат.

В сопроводительной статье учёные проанализировали, что новый сигнал говорит о распределении водорода во Вселенной. «Наши данные указывают, что примерно два процента водорода во Вселенной в то время находились в нейтральной атомарной форме, что в целом согласуется с другими измерениями, — сказал соавтор доктор Шаббир Шейх из Университета штата Аризона. — Измеряя распределение и кластеризацию этого водорода, CHIME даёт нам новый способ проверять наше понимание формирования и эволюции галактик».

Открытие потребовало новых методов обработки и анализа данных, чтобы выделить чрезвычайно слабый сигнал водорода на фоне куда более сильных помех: радиоизлучения самой Вселенной, сигналов человеческой техники и даже эффектов, создаваемых телескопом. После выявления возможной водородной сигнатуры команда более года проверяла результат. Анализ показал, что сигнал пришёл от водорода далёкой Вселенной, когда ей было около пяти миллиардов лет, и основан на 94 ночах наблюдений 2019 года.

«Мы очень старались убедить себя, что это не ложная тревога, — сказал доктор Чакраборти. — После всех проверок сигнал сохранился. Это дало нам уверенность, что мы видим настоящий водород из далёкой Вселенной».

Новый результат использует лишь малую часть данных, собранных CHIME с начала работы. Сейчас в распоряжении исследователей почти семь лет наблюдений, и они работают над тем, чтобы продвинуть методику дальше в космическую историю — к эпохе, когда Вселенной было всего три миллиарда лет.

«Астрофизики давно верили в большой потенциал этой методики картографирования водорода с помощью такого телескопа. Показав, что она действительно работает на практике, мы открыли новое окно во Вселенную», — сказал соавтор доктор Саймон Форман из Университета штата Аризона.

Проект финансируется Канадским фондом инноваций, Национальным исследовательским советом Канады, Советом по естественным наукам и инженерным исследованиям и провинциями Британская Колумбия, Онтарио и Квебек при поддержке Digital Research Alliance of Canada.

Источники:

sciencedaily.com

Материалы предоставлены Университетом Британской Колумбии.