Астрономи зафіксували радіосигнал атомарного водню на рекордній відстані. Відкриття стало можливим завдяки першому спостереженню гравітаційного лінзування лінії 21 см.
Група дослідників з Канади та Індії за допомогою радіотелескопа Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) зафіксували випромінювання радіолінії 21 см або лінії нейтрального водню, яке подолало 8,8 млрд світлових років від джерела в далекій галактиці.
Атомний водень випромінює радіохвилі довжиною 21 см, які можна виявити за допомогою низькочастотних радіотелескопів, таких як GMRT. Таке радіовипромінювання – найточніший сигнал, що свідчить про наявність в галактиці атомарного газу. Однак цей радіосигнал надзвичайно слабкий, а тому відстань, на якому можна спостерігати випромінювання лінії водню обмежена.
Зображення сигналу атомарного водню, спектра і гравітаційної лінзи на знімку “Хаббла” (праворуч). Зображення: Chakraborty & Roy, GMRT / NCRA-TIFR (зліва та в центрі), ESA / NASA HST та eHST / STScI / CADC (праворуч)
До цього часу найвіддаленіша галактика, виявлена за допомогою випромінювання 21 см, мала червоне зміщення z = 0,376, що відповідає приблизно 4,1 мільярда світлових років, пройдених квантами електромагнітного випромінювання.
За допомогою GMRT дослідники виявили радіосигнал від атомарного водню в далекій галактиці з червоним зміщенням z = 1.29. Це відповідає віку Всесвіту близько 4,9 млрд років, а сигнал пройшов шлях в 8,8 млрд років.
Це відкриття стало можливим завдяки гравітаційному лінзуванню, відзначають дослідники. Нагадаємо, це явище, при якому світло, що випромінюється джерелом, викривляється через присутність іншого масивного тіла, що фактично призводить до «посилення» сигналу. Випромінювання лінії водню в дослідженні було посилено приблизно в 30 разів.
Посилення сигналу лінії 21 см гравітаційною лінзою. Зображення: Swadha Pardesi
Атомний водень є основним паливом, необхідним для утворення зірок у галактиці. Тому спостереження випромінювання лінії 21 см в різні епохи важливо для розуміння еволюції галактик.