Nigdy nie odebraliśmy sygnału z tak daleka. Leciał do nas większą część historii wszechświata
Wodór jest absolutnie najpowszechniejszym składnikiem wszechświata. Odpowiada on za 75 proc. całej jego masy. Spoglądając w przestrzeń kosmiczną, można zobaczyć rejony, w których znajduje się więcej wodoru atomowego oraz rejony, gdzie wodór jest zjonizowany, nie wspominając już o wszystkich związkach chemicznych, których składnik stanowi. Te różne stany mówią wiele o procesach zachodzących we wszechświecie w wielkiej skali i na przestrzeni całej jego historii.
Sygnał emitowany przez wodór atomowy znajdujemy na długości fali równej 21 cm. To długie fale, a tym samym przenoszą niewiele energii. To z kolei oznacza, że bardzo trudno je dostrzec z dużych, kosmologicznych odległości. Najdalszy sygnał wyemitowany przez wodór atomowy jak dotąd udało się dostrzec z odległości 4,4 mld lat świetlnych.
Jest jednak we wszechświecie pewien sposób na to, aby w sprzyjających warunkach zajrzeć dalej, niż wszechświat na to pozwala. Tym sposobem jest skorzystanie z kosmicznej lupy, czyli tak zwanej soczewki grawitacyjnej.
Czytaj więcej:
- To jest szalone. Jeden kwazar jest widoczny w czterech miejscach. W każdym widać go w innym momencie historii
- Hubble odkrył najodleglejszą gwiazdę we wszechświecie. Ta odległość jest niewyobrażalna
- Zderzenie dwóch gwiazd pozwoliło astronomom odkryć nową czarną dziurę
- Sztuczna inteligencja przegoniła astronomów. Odkryła 1200 nowych soczewek grawitacyjnych
Kosmiczne szkło powiększające
Jak się właśnie okazało, sposób ten sprawdza się także w poszukiwaniach bardzo odległego wodoru z wczesnych etapów istnienia wszechświata. Naukowcom korzystającym z radioteleskopu GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) w Indiach udało się z szumu kosmicznego wyłuskać sygnał wyemitowany przez wodór atomowy z odległości dwa razy większej niż dotychczasowy rekordzista. Fale wyemitowane w galaktyce oddalonej od nas o 8,8 miliarda lat świetlnych uległy po drodze rozciągnięciu - na skutek ekspansji wszechświata - z 21 cm do 48 cm.
Za lupę soczewkę grawitacyjną posłużyła naukowcom odległa galaktyka SDSSJ0826+5630. Normalnie nie bylibyśmy w stanie dostrzec tak odległego sygnału od wodoru, ale grawitacja galaktyki leżącej między jego źródłem a nami skupiła sygnał na Ziemi i tym samym wzmocniła go aż trzydziestokrotnie, dzięki czemu GMRT był w stanie go zarejestrować. Gdyby między źródłem a nami nie było soczewki, sygnału nigdy byśmy nie dostrzegli.
Co było źródłem sygnału?
Wodór atomowy co do zasady powstaje z gorącego, zjonizowanego gazu otaczającego galaktyki. Ów gaz opadając do wnętrza galaktyki, ochładza się i zamienia stopniowo najpierw w wodór atomowy, a następnie w wodór cząsteczkowy, z którego z czasem powstają gwiazdy. Obserwowanie tego pierwiastka może nam zatem powiedzieć wiele o procesach formowania galaktyk, zarówno w przeszłości, jak i obecnie.