Radioteleskop MeerKAT zachytil rekordně vzdálený signál vodíku z raného vesmíru

Tým astronomů z University of Manchester a University of the Western Cape zaznamenal mimořádně slabý rádiový signál pocházející z neutrálního vodíkového plynu vzdáleného miliardy světelných let. Signál byl zachycen pomocí radioteleskopu MeerKAT, který se nachází v Jižní Africe a patří mezi nejvýkonnější zařízení svého druhu na světě.

Neutrální vodík je nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru a jeho rádiové emise slouží astronomům jako důležitý nástroj pro studium vzdálených galaxií. Problémem však vždy byla slabost tohoto signálu, zejména pokud pochází z velmi vzdálených objektů. Čím dál je galaxie od Země, tím slabší a obtížněji zachytitelný signál dorazí k pozorovatelům. Právě proto se dosud podobná měření prováděla především u bližších galaxií.

Nově detekovaný signál pochází z doby, kdy byl vesmír o několik miliard let mladší než dnes, což znamená, že vědci nyní mohou nahlížet hlouběji do minulosti vesmíru, než bylo dosud u tohoto typu pozorování obvyklé. Díky citlivosti teleskopu MeerKAT se podařilo zachytit emise, které by u starších nebo méně výkonných přístrojů zůstaly skryty v šumu.

Podle vědců z obou univerzit otevírá tento objev nový způsob mapování velkoškálové struktury vesmíru. Rozložení neutrálního vodíku totiž kopíruje takzvanou kosmickou síť – rozsáhlé vlákna a shluky hmoty, které tvoří kostru vesmíru a podél nichž se soustřeďují galaxie a galaktické kupy. Přesnější měření vodíkových emisí tak může pomoci lépe pochopit, jak se tato struktura v průběhu miliard let vyvíjela.

Detekce slabých signálů z tak velkých vzdáleností představuje technický i vědecký milník, protože ukazuje, že současné radioteleskopy jsou schopny zachytit informace, které byly dříve považovány za prakticky nedosažitelné. Astronomové plánují v pozorováních pokračovat a rozšířit metodu na další oblasti oblohy, což by mělo umožnit sestavit rozsáhlejší mapy rozložení vodíku napříč různými epochami vývoje vesmíru.

Tento typ výzkumu má význam i pro pochopení takzvané kosmologické evoluce – tedy toho, jak se hmota ve vesmíru postupně přeskupovala od raných dob po současnost. Neutrální vodík totiž představuje jakýsi otisk podmínek, které panovaly v době, kdy se teprve formovaly první generace galaxií. Sledováním jeho rozložení v různých vzdálenostech, a tedy i v různých obdobích kosmické historie, mohou vědci rekonstruovat, jak se struktura vesmíru postupně zhušťovala a organizovala do dnes pozorovaných tvarů.

Teleskop MeerKAT, provozovaný jihoafrickým Národním výzkumným ústavem SARAO, se v posledních letech opakovaně podílí na významných astronomických objevech díky své schopnosti zachytit i velmi slabé rádiové signály. Skládá se z desítek antén rozmístěných v poušti Karoo, kde jsou minimalizovány rušivé vlivy lidské činnosti. Tato lokalita a technické parametry teleskopu z něj dělají jeden z klíčových nástrojů pro studium vzdáleného vesmíru v rádiovém spektru.

Vědci zdůrazňují, že podobná pozorování budou v budoucnu ještě přesnější díky chystanému projektu Square Kilometre Array, mezinárodnímu radioteleskopickému poli, které má být budováno mimo jiné právě v Jižní Africe a Austrálii. Očekává se, že tento systém výrazně zvýší citlivost detekce a umožní zachytit signály z ještě větších vzdáleností a tím i z ještě ranějších období vesmíru.

Objev týmu z Manchesteru a Západní Kapské univerzity tak představuje důležitý krok směrem k lepšímu porozumění tomu, jak vesmír vypadal v raných fázích svého vývoje a jak se postupně formovala jeho dnešní struktura. Přestože jde zatím o jedno konkrétní měření, otevírá cestu k systematickému mapování vodíku napříč kosmickým časem, což může v následujících letech výrazně rozšířit znalosti o vzniku a vývoji galaxií i celého vesmíru.