Международная группа астрономов впервые напрямую измерила крупномасштабную структуру космического водорода. Исследователи выяснили, что распределение нейтрального водорода повторяет характерную структуру космической паутины — объединённой сети газа, звёзд и галактик. Результаты работы опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Нейтральный водород остаётся самым распространённым элементом во Вселенной. Он присутствует как в межзвёздной, так и в межгалактической среде и служит исходным материалом для формирования звёзд и галактик. Чтобы проследить его распределение, участники международного объединения MeerKLASS использовали радиотелескоп MeerKAT.
Наблюдения проводились методом картирования интенсивности излучения водорода на длине волны 21 сантиметр. Этот подход позволяет фиксировать суммарный сигнал от множества галактик и создавать трёхмерные карты распределения вещества. Главной сложностью стало отделение слабого сигнала водорода от фонового излучения, которое примерно в десять тысяч раз сильнее.
Для решения задачи каждую из 64 антенн MeerKAT использовали как отдельный телескоп, а не объединяли их в единую систему. Такой режим снизил угловое разрешение, но позволил значительно увеличить скорость обзора неба. Учёные изучили участок площадью около 250 квадратных градусов и обнаружили сигнал, возникший 4,5 млрд лет назад, то есть спустя примерно 9 млрд лет после Большого взрыва.
Данные, полученные разными антеннами и в разное время, сравнили между собой, чтобы уменьшить влияние особенностей оборудования и выделить общую структуру водорода. По словам руководителя анализа Стивена Каннингтона, эта работа стала итогом более чем десятилетних исследований. Руководитель проекта MeerKLASS Мариу Сантуш назвал результат важным этапом для развития картирования интенсивности излучения на длине волны 21 сантиметр.
Полученные карты могут помочь точнее изучать скорость расширения Вселенной, влияние тёмной энергии и распределение тёмной материи. В Университете Портсмута подчеркнули, что измерение стало результатом совместной работы исследователей из семи стран и трёх континентов. В проекте также участвовала Южноафриканская радиоастрономическая обсерватория, которая построила и эксплуатирует телескоп MeerKAT.