Водень є ключовим будівельним елементом космосу. Незалежно від того, чи він знаходиться в зарядженому ядрі, чи скупчений у молекулі, природа його присутності може багато розповісти про особливості Всесвіту в найбільших масштабах.
З цієї причини астрономи дуже зацікавлені у виявленні сигналів від цього елемента, де б його не було.
Тепер світловий сигнал незарядженого атомарного водню виміряно далі від Землі, ніж будь-коли раніше, з деяким відривом. Гігантський метрохвильовий радіотелескоп (GMRT) в Індії зафіксував сигнал із часом ретроспективного огляду – часом між випромінюванням світла та його виявленням – величезних 8,8 мільярда років.
Це дає нам захоплююче уявлення про деякі з найдавніших моментів у Всесвіті, вік якого наразі оцінюється в 13,8 мільярда років.
«Галактика випромінює різні види радіосигналів», — каже космолог Арнаб Чакраборті з Університету Макгілла в Канаді. «Дотепер було можливо зафіксувати цей конкретний сигнал лише від галактики поблизу, обмежуючи наші знання тими галактиками, які знаходяться ближче до Землі».
У цьому випадку радіосигнал, випромінюваний атомарним воднем, є світловою хвилею довжиною 21 сантиметр. Довгі хвилі не надто енергійні, а світло також не інтенсивне, що ускладнює виявлення на відстані; попередній рекордний час огляду становив лише 4,4 мільярда років.
Через величезну відстань, яку він пройшов до того, як був перехоплений GMRT, 21-сантиметрова лінія випромінювання була розтягнута, розширивши простір до 48 сантиметрів, явище, описане як червоне зміщення світла.
Команда використовувала гравітаційне лінзування, щоб виявити сигнал, який походить від далекої галактики SDSSJ0826+5630, де утворюються зірки. Гравітаційне лінзування – це те, що світло посилюється, коли воно слідує за вигнутим простором, що оточує масивний об’єкт, який знаходиться між нашими телескопами та оригінальним джерелом, фактично діючи як величезна лінза.
«У цьому конкретному випадку сигнал спотворений наявністю іншого масивного тіла, іншої галактики, між ціллю та спостерігачем», — каже астрофізик Нірупам Рой з Індійського інституту науки.
«Це фактично призводить до збільшення сигналу в 30 разів, що дозволяє телескопу вловлювати його».
Результати цього дослідження дадуть астрономам надію на можливість зробити інші подібні спостереження в найближчому майбутньому: відстані та час огляду, які раніше були недопустимими, тепер знаходяться в межах розумного. Якщо зірки зійдуться, тобто.
Атомарний водень утворюється, коли гарячий іонізований газ з оточення галактики починає падати на галактику, охолоджуючись по дорозі. Згодом він перетворюється на молекулярний водень, а потім на зірки.
Можливість зазирнути назад у минуле може навчити нас більше про те, як наша власна галактика сформувалася на початку, а також підштовхне астрономів до кращого розуміння того, як поводився Всесвіт, коли він тільки починався.
Ці останні відкриття «відкриють захоплюючі нові можливості для дослідження космічної еволюції нейтрального газу за допомогою існуючих і майбутніх низькочастотних радіотелескопів у найближчому майбутньому», пишуть дослідники у своїй опублікованій статті .