O rețea de 64 de dishuri, cunoscută sub numele MeerKAT, a fost concepută pentru a investiga hidrogenul cosmic, formarea galaxiilor și evoluția acestora, precum și sursele radio cu timp de viață scurtă. Ca predecesor al proiectului Square Kilometer Array (SKA), obiectivul său este să cartographieze cerul radio în detaliu și să pregătească campanii complexe de observații în colaborare între infrastructuri din Africa de Sud și Australia. Proiectul creează fundațiile necesare pentru cartografierea cosmică la scară viitoare.

Un studiu recent realizat de cercetători de la Universitatea din Manchester și de Universitatea din Western Cape a detectat direct un semnal radio extrem de slab al hidrogenului provenind din universul îndepărtat. Acest semnal indică emisie din epoci timpurii ale cosmosului, aflat la miliarde de ani-lumină distanță. În lumina acestei descoperiri, imaginea de ansamblu evidențiază potențialul Cartografierea intensității hidrogenului (HIM) ca o metodă extrem de eficace pentru studiul spațiului cosmic la scară largă.

A fost subliniat faptul că comunitatea științifică urmărește ca, prin HIM, să se acorde posibilitatea de a studia istoria universului mai rapid și pe scară mai mare decât oricând. Metoda promite să ofere acces la regiunile îndepărtate, care ar fi dificil de cartografiat cu alte tehnici, deschizând astfel uși noi în înțelegerea evoluției cosmice. De asemenea, acest studiu este văzut ca un pas pregătitor pentru observații viitoare de mari dimensiuni.

Echipa de cercetare și detalii despre observații

La această cercetare au contribut diverse echipe internaționale, printre care membrii din Manchester University Jodrell Bank Center for Astrophysics, Universitatea din Western Cape, Royal Observatory Institute din Edinburgh, SARAO și Universitatea McGill. Autorul principal este Sourabh Paul, afiliat Universității din Manchester. Diversitatea echipei și expertiza diferitelor instituții au făcut posibil ca rezultatele să fie solide și relevante pe termen lung.

Cercetătorii au demonstrat că linia 21 cm a hidrogenului neutru, la redshifturi aproximativ z = 0,32 până la z = 0,44, corespunde unor distanțe de aproximativ 3,7 până la 4,8 miliarde de ani-lumină. Observațiile s-au bazat pe peste 96 de ore de date MeerKAT în 2018, pe care le-au analizat ulterior printr-un proces riguros de curățare a datelor și de extragere a semnalului.

În timpul vizualizărilor și evaluărilor, cercetătorii au clarificat faptul că semnalul detectat reprezintă emisia totală a gazului de hidrogen, nu lumina unei galaxii individuale. Această abordare permite studiul unor Ansambluri de surse care nu pot fi separate clar în observații optice sau radio, iar rezultatul confirmă că există suficiente seturi de date pentru a construi viitoarele hărți HIM, chiar dacă anumite surse nu pot fi rezolvate separat.

Cartografierea istoriei cosmice prin HIM

Cartografierea intensității hidrogenului este o abordare care măsoară hidrogenul neutru și emisia sa în bandă de 21 cm. Extinderea acestui semnal în spațiul cosmic permite telescoapelor să obțină o imagine cuprinzătoare a evoluției universului, fără a fi necesară cartografierea fiecărei galaxii în parte.

HIM nu vizează identificarea surselor radio individuale, ci măsurarea semnalului agregat al hidrogenului în volume mari de galaxii. Astfel, pot fi dezvăluite relații cosmice ce apar doar prin analizarea marii cantități de date din diferite epoci. În plus, această metodă este valoroasă pentru studiul structurii la scară mare, a materiei întunecate și a energiei întunecate.

Echipa de cercetare a analizat datele MeerKAT din 2018, totalizând 96 de ore, și a identificat două semne ale semnalului. Unul dintre aceste semne, conform analizelor recente, demonstrează fezabilitatea HIM ca metodă de detecție cu un singur telescop, ceea ce deschide calea către o cartografiere mai rapidă a spațiului cosmic.

Rezultate și perspectivele de viitor

Datele MeerKAT demonstrează că, chiar și în stadiile sale timpurii, cercetarea HIM poate oferi informații valoroase, deschizând calea pentru studii viitoare la scară mai amplă. Echipa consideră că actualele seturi de date conțin încă semnale utile, iar integrarea HIM cu proiecte precum SKA va deveni crucială, în timp ce conectarea viitoare a MeerKAT cu MRAO va facilita o cartografiere la nivelul întregului cer.

Observațiile viitoare vor acoperi site-uri mai extinse și perioade de observație mai lungi, în cadrul colaborării cu Square Kilometer Array Observatory (SKAO). Primele rezultate anticipate ar putea veni în anul următor, iar concluziile actuale subliniază că HIM poate sprijini înțelegerea formării galaxiilor, precum și rolul materiei și energiei întunecate în evoluția cosmosului.

Dr. Zhaoting Chen, cercetător postdoctorand la Universitatea din Edinburgh, subliniază că hidrogenul neutru este un ingredient-cheie în înțelegerea formării galaxiilor. Prin cartografierea intensității nu este necesar să se examineze detaliile fiecărei galaxii; este suficient să se măsoare semnalul în regiunile în care se află hidrogenul, deschizând o perspectivă nouă asupra evoluției galaxiilor și distribuției materiei în univers.