Een internationaal consortium van wetenschappers heeft een belangrijke doorbraak geforceerd in de observationele astronomie door extreem zwakke radiosignalen op te vangen van waterstofgas. Dit gas bevindt zich op een afstand van miljarden lichtjaren van de aarde. De detectie bevestigt de effectiviteit van een specifieke methode genaamd Hydrogen Intensity Mapping (HIM), die essentieel is voor het verder in kaart brengen van de structuur van het universum.
Voor deze waarnemingen werd gebruikgemaakt van de MeerKAT-radiotelescoop, een geavanceerd instrument bestaande uit 64 schotelantennes in de Zuid-Afrikaanse provincie Noord-Kaap. Deze installatie is specifiek ontwikkeld voor het bestuderen van de vorming van sterrenstelsels, de evolutie van kosmisch waterstof en het monitoren van tijdelijke radiobronnen. Volgens universetoday.com fungeert MeerKAT bovendien als een cruciale voorloper voor de toekomstige Square Kilometer Array (SKA), waarbij data uit Australië en Zuid-Afrika gecombineerd zullen worden voor nog grootsere wetenschappelijke projecten.
De wetenschappelijke basis van deze ontdekking ligt in de zogenaamde '21-cm lijn'. Dit is een natuurlijk radiosignaal dat wordt uitgezonden door neutraal waterstofgas. Vanwege de voortdurende uitdijing van het heelal wordt de golflengte van dit signaal tijdens de reis naar de aarde verlengd. Hierdoor kunnen astronomen het signaal koppelen aan specifieke tijdperken in de kosmische geschiedenis.
In een publicatie in The Astrophysical Journal Letters beschrijft het team dat zij signalen hebben opgevangen bij redshifts van ongeveer z = 0,32 en 0,44. Zoals vermeld door , komen deze waarden overeen met afstanden van respectievelijk 3,67 en 4,76 miljard lichtjaren. Dit betekent dat de waargenomen waterstofgaswolken bestonden op het moment dat het universum ongeveer 9 en 10 miljard jaar oud was.
De gehanteerde techniek, Hydrogen Intensity Mapping, wijkt fundamenteel af van klassieke observatiemethoden. Waar traditionele telescopen zoeken naar individuele radiobronnen, meet HIM de gecombineerde emissie van een grote hoeveelheid sterrenstelsels tegelijkertijd. Dit biedt een significant voordeel, omdat het ook informatie verschaft over stelsels die voor optische telescopen onzichtbaar of ononderscheidbaar zijn. Deze benadering is eerder succesvol toegepast door het Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) om de invloed van donkere energie en de uitdijingsgeschiedenis van de kosmos te analyseren, wat eveneens wordt bevestigd door .
Het onderzoek is het resultaat van een brede internationale samenwerking onder leiding van Sourabh Paul van de University of Manchester. Voor de analyse van de verzamelde data van MeerKAT werkten diverse instellingen samen, waaronder het Jodrell Bank Center for Astrophysics, de University of the Western Cape, het South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), McGill University en het Institute for Astronomy van de Royal Observatory aan de University of Edinburgh. Volgens de berichtgeving van bewijst dit project dat HIM een uiterst efficiënte methode is om enorme kosmische regio's te bestuderen, wat nieuwe inzichten geeft in de vroege structuur van het universum.