MeerKAT зафіксував надслабкий сигнал космічного водню

08 вересня 2026 р. 00:18

08 вересня 2026 р. 00:18

Радіотелескоп MeerKAT у Південній Африці вперше напряму зафіксував надзвичайно слабкий радіосигнал нейтрального водню, що подорожував до нас 4–5 мільярдів років . Це відкриття демонструє, що метод інтенсивного картування водню стає практичним інструментом для космології, повідомляє Universe Today .

MeerKAT складається з 64 радіоантен у провінції Північний Кейп і створений для вивчення космічного водню, формування та еволюції галактик, а також короткочасних радіоджерел. Він є попередником майбутнього гігантського комплексу Square Kilometer Array (SKA), який об’єднає масиви в Південній Африці та Австралії.

Що саме вдалося побачити MeerKAT

Команда астрономів з Манчестерського університету, Університету Західного Кейпу, Інституту астрономії Королівської обсерваторії Единбурга, Південноафриканської радіоастрономічної обсерваторії (SARAO) та Університету Макгілла проаналізувала 96 годин даних MeerKAT, зібраних ще у 2018 році.

Вони виявили слабкий сигнал нейтрального водню — так звану 21-сантиметрову лінію — на червоних зміщеннях приблизно z = 0,32 та z = 0,44. Це відповідає відстаням близько 3,67 і 4,76 мільярда світлових років . Іншими словами, телескоп спостерігав водень таким, яким він був, коли Всесвіту було приблизно 10 і 9 мільярдів років.

За словами провідного автора роботи, дослідника Соурабха Пола (Sourabh Paul) з Манчестерського університету, це дуже важливий етап: сигнал нейтрального водню надзвичайно слабкий і його важко відокремити від випромінювання переднього плану, радіоперешкод людського походження та інструментальних ефектів. Той факт, що його вдалося напряму виявити за допомогою одного лише MeerKAT, показує, що метод стає реальною робочою технологією для космології.

Як працює інтенсивне картування водню

Інтенсивне картування водню (Hydrogen Intensity Mapping, HIM) базується на тому, що нейтральний водень природно випромінює слабкий радіосигнал на довжині хвилі 21 см. У міру розширення Всесвіту ця хвиля розтягується, і за її спостереженнями можна вивчати різні епохи космічної історії.

На відміну від традиційних оглядів, де астрономи намагаються розрізнити окремі галактики, HIM вимірює сукупне радіовипромінювання багатьох галактик одразу , включно з тими, які надто тьмяні для оптичних телескопів. Такий підхід дозволяє надзвичайно ефективно досліджувати великі об’єми Всесвіту.

Подібні методи вже застосовувалися, наприклад, у канадському експерименті CHIME для вимірювання історії розширення Всесвіту та обмеження впливу темної енергії. Однак нинішня робота стала першим випадком, коли космічний водень було напряму виявлено за допомогою одного радіообсерваторного комплексу , без комбінування радіо- та оптичних даних з різних телескопів.

Співавторка дослідження, професорка Лора Вольц (Laura Wolz) з Центру астрофізики Джодрелл-Бенк, зазначає, що сигнал вдалося виділити з даних, які спочатку взагалі не планувалися для інтенсивного картування водню. Це підкреслює велику наукову цінність архіву MeerKAT і відкриває шлях до нових спостережень з майбутнім SKA.

Що це означає для майбутніх оглядів Всесвіту

Результати роботи відкривають нові можливості для вивчення того, як галактики формуються та еволюціонують упродовж космічного часу, причому значно ефективніше, ніж за допомогою окремих спостережень кожної галактики.

Особливо важливими є наслідки для майбутніх космологічних оглядів, у яких інтенсивне картування водню стане одним із ключових інструментів. Square Kilometer Array Observatory (SKAO) об’єднає дані MeerKAT з австралійським комплексом Inyarrimanha Ilgari Bundara, також відомим як обсерваторія Мерчісон (Murchison Radio-astronomy Observatory, MRAO), яка має отримати перше світло вже наступного року.

Очікується, що наступне покоління телескопів покриватиме більші ділянки неба протягом довших періодів. Це дозволить проводити інтенсивне картування водню з набагато вищою деталізацією, відстежуючи, як змінювалася структура Всесвіту від ранніх епох до сьогодення.

Співавтор дослідження, доктор Чжаотін Чен (Zhaoting Chen) з Единбурзького університету наголошує, що нейтральний водень є одним із ключових компонентів для розуміння формування та еволюції галактик. Інтенсивне картування дає змогу не «ловити» кожну галактику окремо, а вимірювати колективний сигнал водню в великих космічних об’ємах. Це відкриває новий спосіб вивчення як еволюції галактик, так і розподілу матерії у Всесвіті загалом.

Наука