19:48 / 09.09.2026
628
Астрономи са засекли изключително слаб водороден радиосигнал от милиарди светлинни години разстояние, използвайки южноафриканския телескоп MeerKAT. Вместо да открива галактики една по една, техниката измерва тяхното комбинирано водородно сияние в огромни пространства. Успешното откриване показва, че астрономите скоро може да са в състояние да създават много по-големи 3D карти на Вселената, пише ScienceDaily.
Международният екип, ръководен от изследователи от Университета в Манчестър и Университета на Западен Кейп, използва радиотелескопа MeerKAT в Южна Африка, за да измери емисиите от неутрален водород, датиращи от период, когато Вселената е била с няколко милиарда години по-млада, отколкото е днес.
Резултатите подчертават нарастващия потенциал на картографирането на интензитета на водорода - техника, предназначена да изследва огромни региони от космоса много по-ефективно от методите, които разчитат на идентифициране на галактики поотделно.
Картографиране на Вселената с водород
Неутралният водород естествено излъчва много слабо радиоизлъчване, известно като 21-сантиметровата линия. Тъй като Вселената се разширява, този сигнал се разтяга до по-дълги дължини на вълната, докато пътува през Космоса. Чрез измерване на това изместване, астрономите могат да изучават водорода от различни епохи в космическата история.
Картирането на интензитета на водорода използва този сигнал по различен начин от конвенционалните изследвания на галактики. Вместо да се опитват да идентифицират и измерят една галактика в даден момент, астрономите откриват комбинираното радио сияние, произведено от водорода в голям брой галактики, които не могат да бъдат разрешени поотделно.
Този подход позволява да се изследват огромни обеми от пространството и да се възстанови триизмерен поглед върху това как материята е разпределена във Вселената.
Предишни надеждни измервания на водород на тези разстояния обикновено изискваха от астрономите да комбинират наблюдения с радиотелескопи с данни от оптични изследвания на галактики. В този случай изследователите успяха директно да идентифицират сигнала за картографиране на интензитета на водорода, използвайки самостоятелно радионаблюдения с MeerKAT.
Сигнал отпреди милиарди години
Изследователите са проучили около 96 часа наблюдения на MeerKAT и са открили сигнала от два отделни периода в космическата история. Излъчванията са пътували приблизително четири до пет милиарда години, преди да достигнат Земята.
Измерванията позволиха на екипа да проследи водорода на разстояния от няколко милиона светлинни години, приблизително сравними с разстоянието между Млечния път и съседната галактика Андромеда.
"Това е много вълнуващ етап“, каза д-р Сураб Пол, водещ автор на изследването. "Картографирането на интензитета на водорода отдавна се разглежда като обещаващ начин за ефективно картографиране на Вселената, но сигналът е изключително слаб и е труден за изолиране от излъчването на преден план, причинените от човека радиочестотни смущения и инструменталните ефекти. Директното му откриване с MeerKAT показва, че тази техника се превръща в практичен инструмент за космологията“, добави той.
Извличането на такъв слаб сигнал изискваше от изследователите внимателно да отчитат много различни източници на смущения, които биха могли да изкривят измерванията.
"Това беше труден процес на анализ на данни, изискващ подробно разбиране на многото източници на замърсяване, които могат да повлияят на такова слабо измерване“, добави професор Сантос. "Особено забележително е, че данните, използвани в това проучване, са взети през 2018 г., когато MeerKAT едва е започнал научни операции. Сега има богато съкровище от данни на MeerKAT, които чакат да бъдат изследвани с този метод.“
Нов инструмент за изучаване на еволюцията на галактиките
Според изследователите, резултатите създават нови възможности за измерване на неутрален водород на космологични разстояния и изследване на това как галактиките са се формирали и променяли през цялата история на Вселената.
"Неутралният водород е една от ключовите съставки за разбирането как се формират и еволюират галактиките“, каза д-р Джаотинг Чен, съавтор на изследването. "С картографирането на интензитета не е необходимо да откриваме всяка отделна галактика. Вместо това можем да измерим колективния сигнал от водорода в големи космически обеми, което ни дава нов начин да изучаваме както еволюцията на галактиките, така и разпределението на материята във Вселената“, добави той.
Успешното откриване може да има и сериозни последици за предстоящите космологични изследвания. Очаква се картографирането на интензитета на водорода да се превърне във важен научен фокус за обсерваторията Square Kilometer Array. MeerKAT служи като телескоп-предшественик за това съоръжение.
Подготовка за Square Kilometer Array
"MeerKAT продължава да отваря нови прозорци за космологията. Фактът, че този сигнал може да бъде извлечен от наблюдения, които първоначално не са били предназначени за картографиране на интензитета на водорода, е много окуражаващ. Това показва огромната научна стойност на данните от MeerKAT и посочва пътя към бъдещи наблюдения със SKAO“, добави проф. Лора Волц, съавтор на изследването от Университета в Манчестър.
Бъдещи изследвания, които наблюдават по-големи части от небето за по-дълги периоди, би трябвало да позволят на астрономите да картографират неутралния водород с още по-голяма прецизност.
Тези наблюдения биха могли да помогнат на изследователите да разберат как са се развили галактиките, да определят как тъмната материя влияе на космическата мрежа и да реконструират как Вселената се е променяла в продължение на милиарди години.
