Канадские астрономы продемонстрировали новый способ исследования тёмной энергии — загадочного компонента Вселенной, с которым связывают ускоренное космическое расширение.

Для этого используется радиотелескоп CHIME, расположенный в Канаде и первоначально созданный именно для изучения крупномасштабной структуры Вселенной и влияния тёмной энергии на её эволюцию.

Учёным впервые удалось показать, что CHIME способен самостоятельно обнаруживать чрезвычайно слабое радиоизлучение нейтрального водорода из далёкого прошлого Вселенной, без необходимости сопоставлять наблюдения с каталогами галактик других телескопов.

Водород является самым распространённым химическим элементом во Вселенной. Нейтральный атомарный водород излучает радиоволны с характерной длиной волны 21 сантиметр. Благодаря расширению Вселенной это излучение от далёких объектов приходит к нам с увеличенной длиной волны.

Измеряя его, астрономы могут восстанавливать распределение вещества на разных этапах космической истории.

Ранее CHIME уже использовался для подобных исследований, однако выделить слабый сигнал водорода удавалось только при сопоставлении радионаблюдений с данными крупных обзоров галактик.

Теперь исследователи смогли обнаружить сигнал непосредственно в собственных данных радиотелескопа.
Для первого результата понадобились наблюдения всего за 94 ночи 2019 года. Учёные зарегистрировали излучение водорода, относящееся к эпохе, когда возраст Вселенной составлял примерно пять миллиардов лет.

Анализ показал, что в то время около двух процентов водорода находилось в нейтральном атомарном состоянии. Полученная оценка согласуется с результатами других исследований.

Это важно не только для изучения самого водорода. Его распределение отражает крупномасштабную структуру Вселенной, включая скопления галактик и области пониженной плотности вещества.

Изучая, как эта структура изменялась со временем, астрономы могут измерять историю космического расширения и проверять различные модели тёмной энергии.

Согласно современной космологической модели, на тёмную энергию приходится около 68 процентов общей плотности энергии Вселенной. Однако её физическая природа до сих пор неизвестна.

Один из главных вопросов заключается в том, остаётся ли её плотность постоянной или изменяется со временем. От ответа зависит и прогноз дальнейшей эволюции Вселенной.

Новый метод потенциально позволяет исследовать огромные объёмы космического пространства значительно быстрее и дешевле, чем традиционные обзоры отдельных галактик.

Причём полученный результат основан лишь на небольшой части наблюдений CHIME. К настоящему времени радиотелескоп накопил данные примерно за семь лет работы.

Используя этот массив, исследователи рассчитывают проследить распределение нейтрального водорода вплоть до эпохи, когда возраст Вселенной составлял всего около трёх миллиардов лет.

Результаты опубликованы в двух научных статьях в журнале The Astrophysical Journal.

https://www.space.com/astronomy/dark-universe/a-faint-glow-from-the-early-universe-could-help-solve-the-mystery-of-dark-energy