Experimentul canadian CHIME detectă pentru prima dată strălucirea hidrogenului din universul îndepărtat
Experimentul Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) a demonstrat pentru prima dată că poate detecta emisia radio slabă a hidrogenului din universul timpuriu folosind exclusiv datele proprii. Rezultatele, publicate în The Astrophysical Journal, deschid calea către o metodă mai rapidă și mai ieftină de studiere a energiei întunecate — forța misterioasă considerată responsabilă pentru accelerarea expansiunii universului.
„Hidrogenul este cel mai răspândit element din univers și materia primă din care se formează stelele”, a declarat dr. Arnab Chakraborty, cercetător postdoctoral la Universitatea din Toronto și coautor al studiului, care a propus pentru prima dată această interpretare. „Emisia sa radio slabă acționează ca un trasor cosmic, dezvăluind modul în care materia este distribuită în spațiu.”
O nouă fereastră spre universul îndepărtat
CHIME este un radiotelescop situat lângă Penticton, Columbia Britanică, găzduit de Consiliul Național de Cercetare al Canadei. Instrumentul cartografiază întregul cer nordic în fiecare zi și reprezintă un proiect de cercetare pan-canadian dezvoltat și operat de cercetători de la University of British Columbia, McGill University, University of Toronto și Dominion Radio Astrophysical Observatory, împreună cu colaboratori nord-americani, inclusiv Arizona State University.
Telescopul a fost construit special pentru a cartografia distribuția hidrogenului din universul timpuriu, permițând astronomilor să calculeze expansiunea acestuia și să investigheze energia întunecată.
Anterior, CHIME trebuia să coreleze observațiile sale cu date din anchete galactice realizate de alte telescoape — metode care costă milioane de dolari în plus și se concentrează doar asupra părții din univers suficient de fierbinți și de dense pentru a forma stele.
„Aceasta este o tehnică complet nouă de sondare a cosmosului, livrată de un instrument conceput și construit de canadieni”, a declarat dr. Mark Halpern, profesor în departamentul de fizică și astronomie al UBC și investigator principal CHIME. „Este un pas îndrăzneț în programul global de cosmologie și o poveste de succes canadiană.”
Confirmarea semnalului după ani de testări
Descoperirea nu a fost un moment de revelație bruscă. Cercetătorii au aplicat tehnici noi de analiză și procesare a datelor pentru a identifica semnalul slab în mijlocul zgomotului covârșitor provenit din universul de fond, din tehnologia umană și chiar din instrumentul însuși. Apoi au petrecut mai bine de un an testând rezultatul pentru a confirma că este un semnal din universul de acum aproximativ 5 miliarde de ani.
Datele provin din 94 de nopți de observații colectate în 2019. „Am muncit foarte mult pentru a ne convinge că nu este o alarmă falsă”, a spus Chakraborty. „După toate testele, semnalul a rămas. Asta ne-a dat încrederea că vedem hidrogen real din universul îndepărtat.”
„Mult timp, astrofizicienii au crezut că există un potențial mare în această tehnică de cartografiere a hidrogenului cu acest tip de telescop”, a declarat dr. Simon Foreman, profesor asistent la Arizona State University și coautor. „Demonstrând că tehnica funcționează în practică, am deschis o fereastră complet nouă spre univers.”
Doar 2% din hidrogen în formă atomică neutră
Într-un studiu însoțitor, cercetătorii au analizat ce dezvăluie semnalul observat despre distribuția hidrogenului în univers. „Datele noastre indică faptul că aproximativ 2% din hidrogenul din univers se afla în formă atomică neutră în acel moment, în concordanță cu alte măsurători”, a explicat dr. Shabbir Shaikh, cercetător postdoctoral la Arizona State University și coautor. „Măsurând modul în care acel hidrogen este distribuit și grupat, CHIME ne oferă o modalitate nouă de a testa înțelegerea noastră despre formarea și evoluția galaxiilor.”
Există teorii contradictorii în comunitatea astrofizică cu privire la natura energiei întunecate. Folosind datele proprii, CHIME poate investiga aceste teorii în mod independent și poate contribui la confirmarea sau infirmarea lor.
Măsurătoarea actuală utilizează doar o mică parte din datele colectate de CHIME de la începerea operării. Cercetătorii dispun acum de aproape șapte ani de observații și lucrează la extinderea analizei pentru a include perioade mai timpurii din istoria cosmică, când universul avea doar aproximativ 3 miliarde de ani.
