Радіотелескоп MeerKAT виявив давній водень і окреслив структуру Всесвіту

06 вересня 2026 р. 12:19

06 вересня 2026 р. 12:19

Астрономи за допомогою радіотелескопа MeerKAT уперше змогли напряму виявити надслабкі сигнали нейтрального водню, що йдуть до нас з епохи, коли Всесвіту було на кілька мільярдів років менше за нинішні 13,8 мільярда років. Як повідомляє видання Space Astronomy , цей результат може відкрити новий спосіб детального картування великомасштабної структури космосу.

Метод ґрунтується на відстеженні розподілу водню — найлегшого й найпоширенішого елемента у Всесвіті — у просторі та часі. Такий підхід називають інтенсивним картуванням водню.

Як водень допомагає «бачити» Всесвіт

Нейтральний водень випромінює слабкий радіосигнал, відомий як 21-сантиметрова лінія . У міру розширення Всесвіту під дією темної енергії довжина хвилі цього сигналу розтягується — відбувається так зване «червоне зміщення».

Ступінь цього зміщення дає змогу визначити, як довго сигнал подорожував до нас, а отже — до якої епохи історії Всесвіту належить водень, що його випромінив. Використовуючи 21-сантиметрову лінію, інтенсивне картування водню дозволяє простежити радіовипромінювання від досі невидимих галактик і побудувати тривимірну картину найбільших космічних структур.

До цього часу метод зазвичай вимагав поєднання радіоспостережень із оглядами галактик у видимому світлі, тобто в діапазоні електромагнітного випромінювання, який сприймають наші очі. Нове дослідження порушує цю традицію: вчені побудували карту інтенсивності водню, спираючись лише на радіодані MeerKAT.

Досягнення MeerKAT

MeerKAT — це масив із 64 радіоантен у Національному парку Міркат у Північному Кейпі Південної Африки. Команда проаналізувала близько 96 годин його спостережень і виявила сигнали водню, що відповідають епосі 4–5 мільярдів років тому.

Цей водень простягається на відстані в багато мільйонів світлових років — масштаби, співмірні з відстанню між Чумацьким Шляхом і нашою сусідньою галактикою Андромедою. Це означає, що вчені змогли простежити структури космічного масштабу, не виділяючи окремі галактики.

Керівник команди Сурабх Пол (Sourabh Paul) назвав результат «дуже захопливим рубежем», адже сигнал надзвичайно слабкий і його важко відокремити від випромінювання переднього плану, радіоперешкод, створених людиною, та інструментальних ефектів. Пряме виявлення такого сигналу за допомогою MeerKAT, за його словами, свідчить, що інтенсивне картування водню стає практичним інструментом космології.

Член команди Чжаотін Чен (Zhaoting Chen) з Единбурзького університету підкреслює, що нейтральний водень є одним із ключових компонентів для розуміння формування та еволюції галактик. Завдяки інтенсивному картуванню немає потреби реєструвати кожну галактику окремо — достатньо виміряти сукупний сигнал водню в великих об’ємах простору, щоб вивчати як еволюцію галактик, так і розподіл матерії у Всесвіті.

Крок до майбутніх оглядів Всесвіту

Отримані результати особливо важливі напередодні запуску масштабних космологічних оглядів, зокрема роботи обсерваторії Square Kilometre Array Observatory (SKAO), яку будують у регіоні Мерчісон в Західній Австралії та в районі Кару в Південній Африці.

На думку Лаури Вольц (Laura Wolz) з Манчестерського університету, MeerKAT «продовжує відкривати нові вікна для космології». Вона зазначає, що сам факт виділення такого слабкого сигналу з даних, які спочатку навіть не планувалися для інтенсивного картування водню, демонструє величезну наукову цінність спостережень MeerKAT і вказує шлях до майбутніх досліджень зі SKAO.

Тепер команда планує збирати нові дані MeerKAT, що охоплюватимуть більші ділянки неба протягом триваліших періодів. Це має дати ще детальніші карти розподілу водню, які з часом допоможуть простежити, як формувалися й зростали найбільші структури у Всесвіті протягом мільярдів років.

За словами Маріо Г. Сантоса (Mario G. Santos) з Університету Західного Кейпу, аналіз цих даних був складним і вимагав глибокого розуміння численних джерел «забруднення», що впливають на настільки слабкі вимірювання. Особливо показово, що використані спостереження були зроблені ще у 2018 році, коли MeerKAT лише розпочинав наукову роботу. Тепер, підкреслює він, існує великий масив даних MeerKAT, який чекає на дослідження цим методом.

Результати роботи опубліковано в липневому випуску журналу The Astrophysical Journal Letters.

Наука