Astronomlar, evrenin şu anki yaşı olan 13,8 milyar yıldan milyarlarca yıl daha genç olduğu bir dönemden gelen, bizden milyarlarca ışık yılı uzaktaki hidrojen gazını MeerKAT radyo teleskobu ile tespit etti.
Araştırma, astronomlara evrenin büyük ölçekli yapısını haritalamak için yeni bir yol sunabilir. Teknik, evrenin en hafif ve en bol bulunan elementi olan hidrojeni kozmosta nerede bulunduğunu haritalamaya dayanıyor. Buna hidrojen yoğunluk haritalaması deniyor.
Nötr hidrojen, astronomların 21 santimetre hattı olarak adlandırdığı zayıf bir radyo sinyali yayar. Karanlık enerji etkisiyle evren genişledikçe bu radyo sinyalinin dalga boyu uzar, yani kırmızıya kayar. Kırmızıya kaymanın şiddeti, belirli bir sinyalin bize ulaşmak için ne kadar yol kat ettiğini ve dolayısıyla sinyalin yayıldığı hidrojenin evrenin hangi döneminde var olduğunu belirlemeyi sağlar.
21 santimetre hattı kullanılarak hidrojen yoğunluk haritalaması, şimdiye kadar görülmemiş galaksilerden gelen radyo emisyonlarını izlemeyi ve evrendeki en büyük yapıların 3 boyutlu bir resmini oluşturmayı mümkün kılıyor. Şu ana kadar bu teknik, radyo dalgası tespiti ile gözlerimizin evrimleştiği görünür ışık veya elektromanyetik radyasyonla çalışan galaksi araştırmalarından elde edilen gözlemlerin birleştirilmesine dayanıyordu.
Bu yeni araştırma bu eğilimi bozuyor. Güney Afrika'nın Kuzey Burnu'ndaki Meerkat Ulusal Parkı'nda bulunan 64 antene sahip MeerKAT radyo teleskobu tarafından tespit edilen radyo dalgaları kullanılarak bir hidrojen yoğunluk haritası oluşturuldu.
Ekip lideri Sourabh Paul bir açıklamada, "Bu çok heyecan verici bir dönüm noktası" dedi. "Hidrojen yoğunluk haritalaması uzun süredir evreni verimli bir şekilde haritalamak için umut verici bir yöntem olarak görülüyor, ancak sinyal son derece zayıf ve ön plandaki emisyonlardan, insan yapımı radyo frekansı girişiminden ve enstrümantal etkilerden izole edilmesi zor."
"MeerKAT ile doğrudan tespiti, bu tekniğin kozmoloji için pratik bir araç haline geldiğini gösteriyor."
Haritalama MeerKAT ile
Ekipten araştırmacılar yaklaşık 96 saatlik MeerKAT gözlemlerini analiz etti ve 4 ila 5 milyar yıl öncesine tarihlenen hidrojen sinyalleri buldu. Bu hidrojen, Samanyolu ile komşu galaksi Andromeda arasındaki mesafeye benzer şekilde milyonlarca ışık yılı kapsayan uzaklıklara yayılıyor.
Bu başarı, hidrojen haritalamasının kullanışlılığında bir ilerlemeyi temsil ediyor.
Ekip üyesi Edinburgh Üniversitesi'nden Zhaoting Chen açıklamada, "Nötr hidrojen, galaksilerin nasıl oluştuğunu ve evrimleştiğini anlamak için kilit bileşenlerden biridir" dedi. "Yoğunluk haritalaması ile her bir bireysel galaksiyi tespit etmek zorunda değiliz. Bunun yerine, büyük kozmik hacimler boyunca hidrojenden gelen toplu sinyali ölçebiliriz ve bu da bize hem galaksi evrimini hem de evrenin altta yatan madde dağılımını incelemek için yeni bir yol sunar."
Gelecekteki kozmolojik araştırmalar hidrojen haritalamasının ilerlemesinden büyük ölçüde yararlanabilir. Bu, Batı Avustralya'nın Murchison bölgesi ve Güney Afrika'nın Karoo bölgesinde yapım aşamasında olan Kare Kilometre Dizisi Gözlemevi'nin SKAO devreye girmesiyle büyük bir etken olacak.
Ekip üyesi İngiltere'deki Manchester Üniversitesi'nden Laura Wolz açıklamada, "MeerKAT kozmoloji için yeni pencereler açmaya devam ediyor" dedi. "Bu sinyalin, hidrojen yoğunluk haritalaması için özellikle tasarlanmamış gözlemlerden çıkarılabilmesi çok cesaret verici. Bu, MeerKAT verilerinin muazzam bilimsel değerini gösteriyor ve SKAO ile gelecekteki gözlemlerin yolunu açıyor."
Ekip şimdi, daha uzun süreler boyunca gökyüzünün daha geniş alanlarını kapsayan daha fazla MeerKAT gözlemi toplamaya odaklanacak. Bu, astronomlara milyarlarca yıl boyunca kozmostaki en büyük yapıların nasıl şekillendiğini anlamalarına zamanla yardımcı olabilecek daha ayrıntılı hidrojen haritaları sağlayabilir.
Ekip üyesi Batı Cape Üniversitesi, Avustralya'dan Mario G. Santos açıklamada, "Bu zorlu bir veri analizi süreciydi ve bu kadar zayıf bir ölçümü etkileyebilecek kirliliğin birçok kaynağını detaylı olarak anlamayı gerektirdi" dedi. "Bu çalışmada kullanılan verilerin MeerKAT bilim operasyonlarına yeni başlamış olduğu 2018'de alındığı özellikle dikkat çekici."
"Bu yöntemle keşfedilmeyi bekleyen zengin bir MeerKAT veri hazinesi var."
Ekip araştırmasını The Astrophysical Journal Letters'ın Temmuz sayısında yayımladı.
