Международный проект MeerKLASS сообщил о первом измерении крупномасштабного распределения космического водорода. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Результат важен для космологии - науки о строении и эволюции Вселенной.

Исследователи использовали данные радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке, полученные в ходе обзора MeerKLASS. Чтобы уловить сигнал, применили метод 21-см картирования интенсивности. Он объединяет излучение водорода от множества галактик на больших участках неба, позволяя увидеть общий узор, даже когда отдельные галактики различить нельзя. Это даёт возможность строить объёмную карту Вселенной.

Сигнал шёл к нам около 4,5 млрд лет: в ту эпоху возраст Вселенной немного превышал 9 млрд лет. Наблюдения охватили примерно 250 квадратных градусов неба - около 1250 площадок размером с полную Луну.

Главная трудность - выделить слабый сигнал на фоне помех. Астрофизическое "переднее" излучение (свет от других источников на пути сигнала) многократно сильнее водородного. По словам авторов, это сродни попытке разобрать шёпот в первом ряду рок-концерта.

Команда применила новый режим наблюдений: вместо объединения 64 антенн в единый интерферометр (систему, которая работает как одна большая антенна) каждую тарелку использовали как самостоятельный телескоп. Взамен чёткости изображения получили высокую скорость обзора. Множество независимых карт сравнили между собой: настоящая космическая структура повторяется, а различия в работе приборов подавляются. Это позволило подтвердить сигнал, превышающий статистический шум более чем в шесть раз.

"Это веха в становлении 21-см картирования интенсивности как нового инструмента космологии, - заявил руководитель обзора MeerKLASS профессор Мариу Сантус из Университета Западного Кейпа. - Измерение потребовало десяти лет терпеливой работы исследователей из семи стран на трёх континентах".

Доктор Стивен Каннингтон из Портсмутского университета руководил разработкой аналитического конвейера, который позволил обнаружить сигнал. По его словам, результат особенно важен, потому что путь начался с его докторской диссертации более десяти лет назад.

Учёные подчёркивают: это первое измерение такого рода, и впереди проверки и уточнения. Работа демонстрирует потенциал метода, но не означает, что карта Вселенной уже построена.

Источник: Phys.org