CHIME вперше самостійно побачив давній нейтральний водень і відкрив новий шлях до вимірювання розширення Всесвіту
Канадський радіотелескоп CHIME вперше продемонстрував, що може самостійно вимірювати надзвичайно слабкий космологічний сигнал нейтрального водню без необхідності підтверджувати його іншими телескопами. Результат відкриває новий спосіб картування великомасштабної структури Всесвіту.
Водень — найпоширеніший елемент космосу. Нейтральні атоми випромінюють слабку радіолінію з довжиною хвилі 21 сантиметр, яка через розширення Всесвіту розтягується до довших хвиль. Саме це дозволяє визначати, з якої космічної епохи походить сигнал.
Сигнал довелося перевіряти роками
Нова робота базується на 94 ночах спостережень, отриманих ще у 2019 році. Команда витратила роки на калібрування, перевірку систематичних помилок і відокремлення космічного водню від набагато сильнішого радіовипромінювання нашої Галактики та земних джерел.
Після численних тестів сигнал залишився стабільним. CHIME зміг простежити нейтральний водень у Всесвіті таким, яким він був приблизно через три мільярди років після Великого вибуху.
Дослідники також отримали оцінку частки водню, що залишалася нейтральною в досліджуваній епосі. Значення узгоджується з іншими незалежними методами, що додатково підтримує достовірність результату.
Водень може стати картою для темної енергії
Розподіл нейтрального водню повторює великомасштабне розташування матерії. Якщо виміряти цю структуру на різних відстанях, можна простежити, як із часом змінювався масштаб Всесвіту.
Це напряму повʼязано з темною енергією — невідомим компонентом, який відповідає за прискорене космічне розширення. Чим точніше астрономи відновлюють геометрію Всесвіту в різні епохи, тим сильніше можна обмежити властивості темної енергії.
Перевага CHIME полягає у величезному полі огляду. Телескоп щодня сканує значну частину північного неба, тому в архіві вже накопичено роки даних, значно більші за вибірку нової роботи.
Наступний етап — застосувати перевірену методику до повного набору спостережень. Якщо точність масштабуватиметься разом із кількістю даних, CHIME може перетворитися на один із найефективніших інструментів для тривимірного картування давнього Всесвіту за нейтральним воднем.
Метод intensity mapping також має перевагу перед каталогами окремих галактик: телескопу не потрібно бачити кожне джерело окремо. Він вимірює сумарне радіовипромінювання великих обʼємів простору. Це дозволяє швидше картувати величезні ділянки Всесвіту й отримувати статистику навіть для дуже тьмяних систем.
