コロラド対ジョージア工科大学
天文学者は、MeerKAT 電波望遠鏡を使用して、数十億光年離れたところにある水素ガスを検出しました。宇宙が現在の年齢である 138 億年よりも数十億年若かった時代の水素ガスです。
この研究は天文学者に新しい地図作成方法を提供する可能性がある 宇宙の偉大な構造。この技術は、宇宙で最も軽く、最も豊富な元素である水素が宇宙全体のどこに存在するかを決定する計画に基づいています。周知された 水素強度マップ。
中性水素は弱い電波信号を発し、天文学者はこれを 21 センチメートル線と呼んでいます。宇宙がその影響を受けて膨張するにつれて ブラックエネルギーこの無線信号の波長が延長されるか、「彼は顔を赤らめた」天文学者は赤方偏移プロットを使用して、特定の信号がどのくらい遠くまで私たちに届いたか、つまり、信号を放出した水素が宇宙のどの期間に存在したかを判断することができます。
21 センチメートルの線を使用する水素強度マッピングにより、天文学者はまだ見たことのない銀河からの電波放射を追跡し、宇宙最大の構造の 3D 画像を作成することができます。しかしこれまで、この技術は電波検出と、私たちの目が見るために進化してきた可視光線や電磁放射を使った銀河調査の観測結果を組み合わせることに依存していました。
この新しい研究はこの傾向に反し、水素を検出する電波を使用して水素の強度をマッピングします。 MeerKAT電波望遠鏡は、南アフリカの北ケープ州にあるミーアキャット国立公園内にある 64 個のアンテナで構成されています。
「これは非常にエキサイティングなマイルストーンだ」とチーム代表のスーラブ・ポール氏は声明で述べた。 「水素強度マッピングは、宇宙を効率的にマッピングするための有望な方法であると長い間考えられてきましたが、信号は非常に弱く、バックグラウンド放射、人間の無線周波数干渉、機器の影響から分離することが困難です。
「MeerKATで直接検出することは、この技術が宇宙論の実用的なツールになりつつあることを示しています。」
MeerKAT を使用したマッピング
この研究を支援したチームは、96時間近いMeerKAT観測を分析し、40億～50億年前に遡る水素シグナルを発見した。この水素は数百万光年の距離に広がります。これは水素間の距離と同じです。 天の川 そして私たちの隣の銀河も、 アンドロメダ。
この成果は、水素マップの有用性を一歩前進させるものです。
「中性水素は、銀河がどのように形成され進化するかを理解するための重要な要素の1つです」とチームメンバーであるエディンバラ大学のZhaoting Chen氏は声明で述べた。 「強度マッピングを使用すると、個々の銀河を検出する必要がなくなります。代わりに、大空間全体にわたる水素からの集合的な信号を測定できるため、銀河の進化と宇宙の核心物質の分布の両方を研究する新しい方法が得られます。」
将来の宇宙論的研究は、水素マップの進歩から大きな恩恵を受ける可能性があります。これは、西オーストラリア州のマーチソン地域と南アフリカのカルー地域で現在建設中の平方キロメートルアレイ天文台（SKAO）において重要な要素となる。
英国マンチェスター大学のチームメンバー、ローラ・ヴォルツ氏は声明で「MeerKATは宇宙論への新たな窓を開き続けている」と述べた。 「この信号が、もともと水素強度のマッピングを目的として設計されたものではない観測から得られるという事実は、非常に心強いことです。これは、MeerKAT データの大きな科学的価値を示しており、SCAO による将来の観測への道を示しています。」
チームは今後、MeerKAT を使用してさらなる観測を収集し、より長期間にわたって空のより広い領域をカバーすることに焦点を当てます。これにより、天文学者はさらに詳細な水素の地図を得ることができ、宇宙最大の構造が数十億年にわたってどのように形成されたのかを時間の経過とともに明らかにすることができるだろう。
オーストラリアの西ケープ大学のサントス教授は、「これはデータ分析の困難なプロセスであり、このような不十分な測定の原因となる可能性のある多くの汚染源を詳細に理解する必要がある」と声明で述べた。 「この研究で使用されたデータが、MeerKAT が科学的運用を開始したばかりの 2018 年に取得されたものであることは特に注目に値します。
「現在、この方法で使用されるのを待っている豊富な MeerKAT データがあります。」
チームの研究は7月号に掲載されました 天体物理学ジャーナルレター。
