2882
Міжнародна команда астрономів уперше безпосередньо виміряла великомасштабну структуру космічного водню. Для цього співпраця MeerKLASS використала радіотелескоп MeerKAT у Південній Африці та метод картування інтенсивності 21-сантиметрового випромінювання. Результати показали, що нейтральний водень повторює структуру космічної павутини, а підхід може змінити способи картування Всесвіту.
Водень у ранньому й сучасному Всесвіті
У перші сотні мільйонів років після Великого вибуху нейтральний водень був фактично єдиним елементом у Всесвіті, тому цей період іноді називають «космічними темними віками». Згодом із цього газу утворилися перші зорі, галактики та нитки космічної павутини.
Водень і нині є найпоширенішим елементом у космосі. Його великомасштабний розподіл можна вимірювати за допомогою 21-сантиметрової лінії – слабкого радіовипромінювання нейтрального водню, яке фіксують радіотелескопи. Приблизно десятиліття учасники MeerKLASS (MeerKAT Large Area Synoptic Survey) досліджували, чи відповідає розташування водню картині космічної павутини, відомій з інших спостережень.
Як проводили вимірювання
Команда застосувала метод картування інтенсивності HI, або 21-сантиметрового випромінювання. Він не розрізняє окремі галактики, а реєструє сукупне випромінювання великої кількості галактик на значних ділянках неба. Це дає змогу створювати тривимірні карти розподілу матерії – газу, пилу, зір, галактик і скупчень.
Вимірювання складні: сигнал нейтрального водню приблизно у 10 000 разів слабший за сигнали інших радіоджерел, які утворюють «передній фон». Щоб виділити слабке випромінювання, науковці використали MeerKAT у незвичному режимі. Замість об’єднання всіх 64 антен в один інтерферометр кожну антену використовували як окремий телескоп. Чіткість зображень знизилася, зате небо вдалося оглядати значно швидше.
Для аналізу взяли дані приблизно 250 квадратних градусів неба. У них виявили сигнал нейтрального водню з епохи близько 4,5 мільярда років тому – приблизно через 9 мільярдів років після Великого вибуху. Дані з окремих антен і різних періодів спостережень обробили в багато незалежних карт і порівняли їх, щоб послабити артефакти інструментів і посилити реальні структури.
Значення результату
Результати засвідчили, що розподіл нейтрального водню справді відображає великомасштабну структуру космічної павутини, відому за оптичними та іншими оглядами. Так структуру космічного водню в таких масштабах виміряли безпосередньо вперше.
Важливу роль у розробленні програмного комплексу для аналізу даних відіграв доктор Стівен Каннінгтон (Steven Cunnington), старший науковий співробітник Інституту космології та гравітації Університету Пердью. Він бере участь у MeerKLASS із 2015 року.
Нові дані допоможуть точніше визначити швидкість розширення Всесвіту, відому як стала Габбла–Леметра, вплив темної енергії та розподіл темної матерії. Керівник огляду професор Маріу Сантуш (Mário Santos) назвав це вимірювання важливим кроком у становленні картування інтенсивності 21-сантиметрового випромінювання як нового інструменту космології.
Результату досягли після майже десятирічної спільної роботи дослідників із семи країн на трьох continents, серед яких було багато науковців на початку кар’єри. Південноафриканська радіоастрономічна обсерваторія збудувала й експлуатує MeerKAT і допомагала долати численні технічні труднощі під час огляду.
Джерело: kurazh.org
