Радиотелескоп CHIME уловил водород из эпохи молодой Вселенной
Канадский радиотелескоп CHIME обнаружил слабое радиоизлучение водорода, которое пришло из эпохи, когда Вселенной было около пяти миллиардов лет. Раньше исследователям CHIME приходилось сопоставлять данные телескопа с обзорами галактик, чтобы выделить этот сигнал. Теперь им удалось найти его благодаря данным самого CHIME. Результат показывает, что телескоп может самостоятельно прослеживать распределение вещества в далекой Вселенной. В будущем такие карты помогут проверить представления о темной энергии, с которой связывают ускоренное расширение Вселенной.
CHIME стоит недалеко от Пентиκтона в канадской провинции Британская Колумбия и каждый день наблюдает все северное небо. Телескоп построили, чтобы изучать, как распределялся водород в прошлом Вселенной. Водород — самый распространенный химический элемент и сырье для образования звезд. Нейтральный атомарный водород испускает радиоволны с длиной волны 21 сантиметр. По этому излучению ученые могут проследить, где находится газ, не выделяя каждую галактику по отдельности.
До сих пор CHIME находил далекий водород, сопоставляя свои наблюдения с данными других телескопов о галактиках. Такие обзоры изучают свет галактик в деталях, но не охватывают весь газ: звезды образуются лишь в части областей, где он находится. Кроме того, обзоры галактик обходятся на миллионы долларов дороже. Если CHIME сможет строить карты по совокупному радиоизлучению водорода, исследователи получат способ изучать более обширные области и более ранние эпохи без опоры на чужие обзоры.
Новый результат основан на наблюдениях за 94 ночи в 2019 году. Сигнал был намного слабее помех от других космических радиоисточников, человеческой техники и самого прибора. Команда изменила методы обработки данных, а затем больше года проверяла, не возник ли сигнал из-за ошибки. В научной статье исследователи сообщают, что обнаружили его со статистической значимостью 12,5 сигма; они также получили результат в двух отдельных частотных диапазонах.
Во второй статье команда разбирает, что данные говорят о водороде той эпохи. По оценке исследователей, около 2% водорода тогда находилось в нейтральной атомарной форме; эта величина в целом согласуется с другими измерениями. Карта распределения такого газа поможет проверять модели того, как формируются и меняются галактики. Измерение CHIME также сравнили с компьютерными моделями IllustrisTNG. Между ними обнаружились расхождения, которые авторы связывают прежде всего с тем, как модели описывают скопления водорода, а не с общим количеством газа.
Нынешний результат опирается лишь на небольшую часть архива CHIME. У исследователей уже есть данные почти за семь лет наблюдений. Они работают над тем, чтобы изучить и более далекое прошлое — время, когда Вселенной было около трех миллиардов лет.
Фото CHIME collaboration
Самое популярное
