Radioteleskop MeerKAT u Južnoj Africi prvi je put izravno izmjerio vrlo slab signal neutralnog vodika iz udaljenog svemira. Astronomi su ga izdvojili samo iz radijskih podataka, bez oslanjanja na optičke kataloge galaksija.
Mjerenje je važan korak za takozvano kartiranje intenziteta vodika. Ta metoda ne traži da se svaka galaksija zasebno pronađe na slici: teleskop mjeri zajedničku emisiju velikog broja galaksija i iz nje određuje kako je tvar raspoređena kroz svemir.
Radio-signal koji je putovao milijardama godina
Neutralni vodik emitira karakteristično zračenje na valnoj duljini od 21 centimetra. Širenje svemira tu valnu duljinu rasteže, pa astronomi iz izmjerenog signala mogu odrediti iz kojeg je razdoblja kozmičke povijesti stigao.
Istraživači sa Sveučilišta u Manchesteru i Sveučilišta Western Cape analizirali su oko 96 sati opažanja prikupljenih 2018. godine. Signal su pronašli u dva raspona crvenog pomaka, približno z = 0,32 i z = 0,44. Radiovalovi su do Zemlje putovali otprilike četiri do pet milijardi godina.
Mjerenje obuhvaća strukture široke nekoliko milijuna svjetlosnih godina, usporedive s udaljenošću između Mliječne staze i Andromede. Rezultat nije fotografija jedne galaksije, nego statistička slika velikog područja neba.
Najveći problem su jači izvori i smetnje
Signal neutralnog vodika iznimno je slab. U radijskim podacima prekrivaju ga mnogo jače emisije aktivnih galaksija, smetnje zemaljskih odašiljača i učinci samog instrumenta. Astronomi su zato morali modelirati i ukloniti različite izvore onečišćenja prije nego što su mogli provjeriti postoji li traženi signal.
Dosadašnja mjerenja na tim udaljenostima često su povezivala radioopažanja s optičkim pregledima galaksija. MeerKAT je ovdje signal pronašao iz vlastitih podataka. Optički pregledi i dalje su korisni za provjeru i tumačenje rezultata, ali više nisu jedini put do ovakvog mjerenja.
To je drugačiji pogled na kozmičku mrežu od onoga koji daju optički teleskopi. Webbove snimke pružile su detaljan uvid u pojedinačne galaksije i strukture u ranom svemiru, dok MeerKAT registrira zbirni radio-signal koji dolazi iz velikog broja izvora.
Priprema za veće karte kozmičke mreže
Neutralni vodik jedan je od osnovnih sastojaka plina od kojeg nastaju zvijezde i galaksije. Njegov raspored prati raspodjelu tvari, uključujući utjecaj tamne tvari, pa ovakva mjerenja mogu pokazati kako se velika struktura svemira mijenjala.
MeerKAT je ranije zabilježio i vrlo udaljeni radio-signal povezan sa sudarom galaksija. U tom je slučaju riječ bila o hidroksilnom megamaseru, dok novo mjerenje prati širi signal neutralnog vodika.
Teleskop je ujedno prethodnik sustava Square Kilometre Array Observatory. Buduća opažanja trebala bi obuhvatiti veće dijelove neba i dulja razdoblja, a time i preciznije pratiti kako su se vodik, galaksije i tamna tvar raspoređivali kroz kozmičko vrijeme.
Rezultate su autori objavili u novom znanstvenom radu u časopisu The Astrophysical Journal Letters. Prvo izravno mjerenje ne predstavlja potpunu kartu svemira, ali pokazuje da radijski podaci mogu samostalno otkriti strukture koje bi pojedinačne galaksije učinile gotovo nevidljivima.
