Uczeni z Uniwersytetu McGilla i Indian Institute of Science (IISc) w Bengaluru wykorzystali dane z Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) do namierzenia najdalszego sygnału radiowego pochodzącego z atomowego wodoru. Szczegóły opisano w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Najdalszy sygnał radiowy z wodoru atomowego
Wodór atomowy jest odmianą tworzoną przez pojedyncze atomy (w przeciwieństwie do wodoru cząsteczkowego). Jest nietrwały i szybko łączy się z drugim atomem wodoru, więc jego wykrycie nie jest łatwe. Astronomowie już od dawna wiedzą, że wodór atomowy powszechnie występuje w przestrzeni międzygwiazdowej, gdyż jest podstawowym paliwem niezbędnym do formowania się gwiazd. Dlatego zrozumienie ewolucji galaktyk wymaga prześledzenia przemian wodoru atomowego w różnych epokach kosmologicznych.
Czytaj też: Astronomowie namierzyli rekordowo odległe gwiazdy w halo naszej galaktyki. Jak daleko się znajdują?
Wodór atomowy wytwarza fale radiowe o długości 21 cm, które są w stanie wychwycić ziemskie radioteleskopy, jak GMRT. Niestety, sam sygnał radiowy wodoru atomowego jest słaby, więc jego namierzenie – zwłaszcza z dużych odległości – nastręcza naukowcom sporych problemów (ze względu na ograniczoną czułość radioteleskopów).
Do tej pory najodleglejsza galaktyka wykryta za pomocą emisji 21 cm znajdowała się w przesunięciu ku czerwieni z=0,376, co odpowiada dystansowi 4,1 mld lat świetlnych. Teraz korzystając z danych GMRT, wykryto sygnał radiowy pochodzący z wodoru atomowego z odległej galaktyki przy przesunięciu ku czerwieni z=1,29.
Ze względu na ogromną odległość do galaktyki, linia emisyjna o długości 21 cm uległa przesunięciu ku czerwieni do 48 cm, zanim sygnał przebył drogę od źródła do teleskopu. Sygnał wykryty przez zespół został wyemitowany z tej galaktyki, gdy Wszechświat miał zaledwie 4,9 miliarda lat; innymi słowy, czas spojrzenia wstecz dla tego źródła wynosi 8,8 miliarda lat. Dr Arnab Chakraborty z Uniwersytetu McGilla
Detekcja ta nie byłaby możliwa, gdyby nie zjawisko znane jako soczewkowanie grawitacyjne, w którym to światło emitowane przez źródło jest “zaginane” z powodu obecności innego masywnego obiektu, np. galaktyki eliptycznej. W tym przypadku “powiększenie sygnału” było ok. 30-krotne, dlatego udało się wychwycić tak odległą emisję wodoru atomowego.
Czytaj też: Gwiazdy zachowują się wbrew przyjętym zasadom. To częstsze, niż sądziliśmy
Co ciekawe, uczeni zauważyli, że masa wodoru atomowego w obserwowanej galaktyce jest prawie dwa razy większa niż jej masa gwiezdna. To oznacza, że mamy do czynienia z “kosmicznym żłobkiem”, który może pomóc nam zrozumieć ewolucję różnych galaktyk.
