Ви колись замислювалися, наскільки старий Всесвіт? Астрономи з команд Університету Манчестера та Університету Західного Кейпу змогли не просто “побачити” його далеке минуле, а буквально “почути” шепіт найпоширенішого елемента – водню – з епох, коли Всесвіту було всього 9-10 мільярдів років. Це неймовірний прорив, який здійснив південноафриканський радіотелескоп MeerKAT, і він вже змінює наше розуміння народження та еволюції галактик. Уявіть собі, що світло, яке ви бачите від далеких зірок, — це своєрідна машина часу, що показує нам минуле. Але радіохвилі, які випромінює водень, можуть розповісти ще більше. Повідомляє T4 з посиланням на universetoday.com. Як ми “чуємо” минуле: мапінг водню в дії Суть цього дивовижного відкриття полягає в техніці під назвою мапінг інтенсивності водню (Hydrogen Intensity Mapping, HIM). Нейтральний водень, який є “будівельним матеріалом” для зірок та галактик, природно випромінює дуже слабкий радіосигнал на довжині хвилі 21 сантиметр – це так звана “лінія 21 см”. Якщо чесно, цей сигнал настільки слабкий, що його часто називають “шепотом”. Але ось що цікаво: у міру розширення Всесвіту довжина хвилі цього сигналу також розтягується, тобто відбувається “червоне зміщення”. Це як сирена швидкої допомоги, що змінює тон, коли віддаляється від вас. Чим більше хвиля “розтягнулася”, тим давнішим є джерело сигналу, і тим далі воно від нас. Саме цей ефект дозволяє астрономам вивчати різні періоди космічної історії. Фото: universetoday.com Команда під керівництвом Сурабха Пауля з Університету Манчестера проаналізувала близько 96 годин спостережень MeerKAT, які були зібрані ще у 2018 році. Вони змогли виявити два сигнали від нейтрального водню при червоних зміщеннях приблизно z=0.32 та z=0.44. Це відповідає відстаням у 3,67 та 4,76 мільярда світлових років. Простіше кажучи, водень, який вони “почули”, існував, коли Всесвіту було близько 10 та 9 мільярдів років відповідно. Цей метод набагато ефективніший, ніж спостереження за окремими галактиками, адже він дозволяє вимірювати сукупне радіовипромінювання безлічі галактик, навіть тих, які неможливо розгледіти за допомогою оптичних телескопів. MeerKAT: погляд крізь час наодинці Телескоп MeerKAT, що складається з 64 параболічних антен і розташований у Південноафриканській провінції Північний Кейп, був спроєктований саме для таких цілей: вивчення космічного водню, формування та еволюції галактик, а також тимчасових радіоджерел. Його створення стало важливим кроком напередодні будівництва ще більш амбітного проєкту – Square Kilometre Array (SKA). Саме тому його наукова мета — замапувати радіонебо, готуючись до масштабніших кампаній, що об’єднають дані з радіотелескопів у Південній Африці та Австралії. Найбільш вражаючим у цьому дослідженні є те, що це перший випадок, коли астрономи безпосередньо виявили космічний водень за допомогою єдиної обсерваторії. До цього подібні дослідження вимагали комбінування радіо- та оптичних даних з кількох різних телескопів. Це підкреслює унікальну чутливість та можливості MeerKAT. Як зазначив Сурабх Пауль, це дуже важливий етап, адже пряме виявлення сигналу таким телескопом доводить, що мапінг інтенсивності водню стає практичним інструментом для космології, попри надзвичайну слабкість сигналу та численні перешкоди – від природного фонового випромінювання до людських радіоперешкод. Цікаво, що Південноафриканська радіоастрономічна обсерваторія (SARAO), яка керує MeerKAT, до 15 липня 2026 року оголосила конкурс пропозицій на спостереження, пропонуючи мінімум 2000 годин телескопічного часу. Це свідчить про те, що MeerKAT залишається активним і затребуваним інструментом для нових відкриттів. На порозі нового: SKAO та майбутнє космічних досліджень Відкриття на MeerKAT відкриває нові можливості для вивчення того, як галактики формуються та еволюціонують у часі. Причому це робиться набагато ефективніше, ніж поодинокі дослідження. А це має величезне значення для майбутніх космологічних оглядів, зокрема тих, що будуть проводитися за допомогою Обсерваторії Square Kilometre Array (SKAO). Ця грандіозна обсерваторія об’єднає дані від MeerKAT у Південній Африці та від Inyarrimanha Ilgari Bundara (Мурічинської радіоастрономічної обсерваторії) в Австралії. Очікується, що SKA-O отримає “перше світло” вже наступного, 2027 року, але його компоненти вже працюють. Наприклад, у січні 2026 року телескоп SKA-Mid у Південній Африці успішно об’єднав астрономічний сигнал від двох своїх антен, що стало його першою роботою як інтерферометра. Важливо зазначити, що у червні 2026 року Франція офіційно стала 14-м членом проєкту SKA, подвоївши кількість членів SKAO з моменту її створення у 2021 році, що підкреслює міжнародний масштаб та значущість проєкту. Крім того, з 1 червня 2026 року професор Джессіка Демпсі приступила до виконання своїх обов’язків нового генерального директора SKAO, що свідчить про активне управління та стратегічне планування майбутнього. В контексті мапінгу інтенсивності водню, Канадський експеримент з мапування інтенсивності водню (CHIME) також робить значні успіхи. У листопаді 2025 року CHIME здійснив перше пряме виявлення космологічного сигналу 21 см при червоному зміщенні z ~ 1, а у 2026 році повідомив про відкриття системи поглинання 21 см при червоному зміщенні z = 2.327, що є одним з найвищих показників для виявлених HI-поглиначів. Ці досягнення показують, наскільки швидко розвивається ця галузь. Чому це важливо для нас? Нейтральний водень – один із ключових інгредієнтів для розуміння того, як формуються та еволюціонують галактики. Вимірюючи колективний сигнал від водню у великих космічних об’ємах, астрономи отримують новий спосіб вивчення як еволюції галактик, так і розподілу матерії у Всесвіті. Це дає змогу краще зрозуміти роль темної матерії та темної енергії, що формують космічну павутину, і відстежувати космічну еволюцію з найдавніших епох. Уявіть, що кожен сигнал, що ми його “чуємо” з глибин космосу, — це маленьке послання з минулого, яке розповідає нам історію Всесвіту. Це не просто сухі наукові дані, це наша власна історія, розказана мовою зірок та газових хмар. Завдяки таким інструментам, як MeerKAT, ми поступово збираємо цю історію докупи, крок за кроком наближаючись до розуміння того, як виникли ми самі. FAQ Що таке “лінія 21 см” і чому вона важлива? “Лінія 21 см” – це радіовипромінювання, що його випромінює нейтральний атом водню. Це відбувається, коли електрон у атомі водню змінює свій спіновий стан. Оскільки водень є найпоширенішим елементом у Всесвіті, його сигнал дозволяє астрономам “бачити” хмари газу, які можуть бути приховані від оптичних телескопів, і вивчати розподіл матерії у далекому минулому. Що таке “червоне зміщення” і як воно допомагає вивчати Всесвіт? Червоне зміщення (redshift) – це явище, коли світло від далеких галактик зміщується до червоного кінця спектра. Це відбувається через розширення Всесвіту, яке “розтягує” довжину хвилі світла, що подорожує крізь простір. Чим більше червоне зміщення, тим далі від нас об’єкт і тим раніше у часі ми його бачимо, що дозволяє вивчати еволюцію Всесвіту. Чим MeerKAT відрізняється від інших телескопів? MeerKAT є унікальним завдяки своїй високій чутливості та здатності виявляти дуже слабкі радіосигнали. Особливо важливо, що він зміг безпосередньо виявити космічний водень за допомогою єдиної обсерваторії, без потреби комбінувати дані з інших радіо- та оптичних телескопів, що було новаторством. Що таке Square Kilometre Array (SKA) і коли він запрацює повністю? Square Kilometre Array (SKA) – це амбітний міжнародний проєкт з будівництва найбільшого у світі радіотелескопа, який складатиметься з тисяч антен у Південній Африці (SKA-Mid) та Західній Австралії (SKA-Low). Він обіцяє бути в десятки тисяч разів чутливішим за існуючі телескопи. Хоча деякі його компоненти вже працюють (наприклад, SKA-Mid досяг “перших бахром” у січні 2026 року), повне введення в експлуатацію очікується наприкінці 2020-х або на початку 2030-х років. Як мапінг водню допомагає зрозуміти темну енергію та темну матерію? Мапінг інтенсивності водню дозволяє створювати великомасштабні карти розподілу матерії у Всесвіті. Спостерігаючи, як цей розподіл змінюється з часом, вчені можуть виміряти швидкість розширення Всесвіту і, як наслідок, constrain (“обмежити”) вплив темної енергії, яка прискорює це розширення, а також вивчити, як темна матерія впливає на формування галактик. Це дає безцінні дані для уточнення космологічних моделей. Космічний водень – це не просто хімічний елемент. Це літопис Всесвіту, записаний у радіохвилях. І ось ми, люди, на нашій крихітній планеті, здатні читати ці літописи, написані мільярди років тому. Це неймовірне свідчення сили людської допитливості та технологічної геніальності. І найцікавіше, що це лише початок.The post Вчені “почули” шепіт водню з глибин космосу: MeerKAT відкриває вікно в минуле Всесвіту first appeared on T4 - сучасні технології та наука.