Η διεθνής ομάδα, με επικεφαλής ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ και του University of the Western Cape, χρησιμοποίησε το ραδιοτηλεσκόπιο MeerKAT στη Νότια Αφρική και πέτυχε την άμεση ανίχνευση ενός εξαιρετικά ασθενούς ραδιοσήματος από ουδέτερο υδρογόνο. Το εντυπωσιακό είναι η ηλικία του σήματος. Οι ερευνητές εντόπισαν εκπομπές από δύο διαφορετικές περιόδους της κοσμικής ιστορίας, οι οποίες ταξίδεψαν περίπου τέσσερα έως πέντε δισεκατομμύρια χρόνια μέχρι να φτάσουν στη Γη.
Πώς «άκουσαν» το υδρογόνο
Το ουδέτερο υδρογόνο εκπέμπει ένα πολύ ασθενές ραδιοσήμα, γνωστό ως γραμμή των 21 εκατοστών. Καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, το μήκος κύματος αυτού του σήματος επιμηκύνεται, επιτρέποντας στους επιστήμονες να παρατηρούν το υδρογόνο σε διαφορετικές περιόδους της κοσμικής ιστορίας. Μέχρι σήμερα, για αξιόπιστες ανιχνεύσεις σε τόσο μεγάλες αποστάσεις οι επιστήμονες συνήθως συνδύαζαν δεδομένα ραδιοτηλεσκοπίων με οπτικές παρατηρήσεις γαλαξιών. Αυτή τη φορά συνέβη κάτι διαφορετικό, η ομάδα κατάφερε να εντοπίσει άμεσα το σήμα χρησιμοποιώντας μόνο τις ραδιοπαρατηρήσεις του MeerKAT. Οι επιστήμονες ανέλυσαν περίπου 96 ώρες παρατηρήσεων του τηλεσκοπίου. «Πρόκειται για ένα πολύ συναρπαστικό ορόσημο», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης, Sourabh Paul, εξηγώντας ότι η χαρτογράφηση της έντασης του υδρογόνου θεωρείται εδώ και χρόνια πολλά υποσχόμενη μέθοδος, αλλά το σήμα είναι εξαιρετικά ασθενές και δύσκολο να διαχωριστεί από άλλες ραδιοεκπομπές και παρεμβολές.
Ένας νέος τρισδιάστατος χάρτης του σύμπαντος
Η ανακάλυψη έχει ιδιαίτερη σημασία επειδή μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι αστρονόμοι χαρτογραφούν το σύμπαν. Αντί να πρέπει να εντοπίζουν και να καταγράφουν έναν έναν τους γαλαξίες, η τεχνική hydrogen intensity mapping μετρά τη συνολική εκπομπή υδρογόνου από πολλούς γαλαξίες που δεν διακρίνονται ξεχωριστά. Έτσι οι επιστήμονες μπορούν να εξετάζουν τεράστιους όγκους του διαστήματος και να δημιουργούν μια τρισδιάστατη εικόνα της μεγάλης κλίμακας δομής του σύμπαντος. Οι συγκεκριμένες μετρήσεις παρακολουθούν το υδρογόνο σε κλίμακες αρκετών εκατομμυρίων ετών φωτός, συγκρίσιμες με την απόσταση ανάμεσα στον γαλαξία μας και την Ανδρομέδα.
Τι μπορεί να μας αποκαλύψει για τη σκοτεινή ύλη
Οι ερευνητές θεωρούν ότι με μεγαλύτερους χρόνους παρατήρησης και χαρτογράφηση μεγαλύτερων περιοχών του ουρανού θα μπορούν να παρακολουθούν με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια την κατανομή του υδρογόνου. Αυτό μπορεί να τους βοηθήσει να κατανοήσουν πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες, πώς η σκοτεινή ύλη διαμορφώνει τον κοσμικό ιστό και πώς εξελίχθηκε το σύμπαν σε διάστημα δισεκατομμυρίων ετών.
Το MeerKAT αποτελείται από 64 κεραίες στην επαρχία Northern Cape της Νότιας Αφρικής και αποτελεί πρόδρομο του πολύ μεγαλύτερου Square Kilometre Array Observatory (SKAO). Η χαρτογράφηση του υδρογόνου αναμένεται να αποτελέσει μία από τις σημαντικές επιστημονικές εφαρμογές του SKAO.
Η μελέτη των Sourabh Paul, Zhaoting Chen, Mario G. Santos και Laura Wolz, με τίτλο A Direct Detection of Neutral Hydrogen Intensity Mapping on Mpc Scales at z ≈ 0.32 and z ≈ 0.44, δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal Letters.
