Vodík je najbežnejším prvkom vo vesmíre, vďaka čomu je považovaný za hlavný stavebný kameň kozmu. Vedci jeho analýzou a výskytom vedia povedať mnoho o vlastnostiach vesmíru na tých najväčších škálach.

Rekordná detekcia

Aj preto sa mnoho astronómov zaujíma o detekciu signálu, respektíve podpis tohto prvku. Najnovšie sa expertom podarilo zaznamenať svetelný podpis neutrálneho atómového vodíka v rekordnej vzdialenosti od Zeme. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Podľa výsledkov štúdie publikovanej v periodiku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, tento podpis vodíka bol nameraný vo väčšej vzdialenosti od Zeme, ako ktorýkoľvek predtým objavený podpis vodíka. Objav sa podarilo uskutočniť prostredníctvom teleskopu Giant Metrewave Radio Telescope nachádzajúceho sa v Indii. Samotná doba medzi vyžiarením a detekciou svetla predstavuje celých 8,8 miliardy rokov (tzv. lookback time –  čas, ktorý uplynie medzi tým, keď svetlo zaznamenáme na Zemi, a časom, kedy bolo pôvodne emitované)

„Galaxie vysielajú rôzne druhy rádiových signálov. Doposiaľ bolo možné zaznamenať tento konkrétny signál iba z blízkych galaxií, čo obmedzovalo naše poznatky o galaxiách,“ uvádza kozmológ Arnab Chakraborty.

Rádiový signál vyžarovaný atómovým vodík je v tomto prípade svetelná vlna s dĺžkou 21 centimetrov, ktorú možno poznať pod názvom 21-centimetrová čiara (ide o konkrétnu vlnovú dĺžku rádiovej emisie vytvorenú zmenou energetického stavu neutrálneho vodíka). Vzhľadom na to, že vlny s touto dĺžkou nie sú veľmi energické, ich svetlo nie je intenzívne, čo sťažuje aj ich detekciu.

Doposiaľ držala rekord 21-centimetrová čiara, pri ktorej predstavovala doba medzi prvým vyžiarením svetla a jej detekciou na Zemi „iba“ 4,4 miliardy rokov. Nová detekcia teda viac než dvojnásobne prekonáva predchádzajúci rekord.

Kvôli vzdialenosti, ktorú tento signál prekonal bola jeho emisia natiahnutá na 48 centimetrov, čo je jav nazývaný červený posun. Ide o astronomickú veličinu, ktorá je úmerná tomu, ako ďaleko je objekt vo vesmíre. V dôsledku expanzie vesmíru v kozmických vzdialenostiach je svetlo emitované rôznymi objektmi posunuté smerom k červenej časti spektra viditeľného svetla, preto „červený posun“.

Pozorovanie umožnila gravitačná šošovka

Ako píše portál IFLScience, pozorovanie tejto emisie bolo možné iba vďaka prítomnosti gravitačnej šošovky. Masívna eliptická galaxia v popredí, ktorá sa nachádza 1,8 miliardy svetelných rokov od Zeme, totiž svojou hmotnosťou zdeformovala časopriestor, vďaka čomu bol signál prichádzajúci z galaxie za ňou výrazne zväčšený. Samotný signál k nám prišiel z galaxie známej ako SDSSJ0826+5630.

„V tomto konkrétnom prípade bol signál ohnutý prítomnosťou iného masívneho telesa, inej galaxie, medzi cieľom a pozorovateľom. To malo za následok 30-násobné zväčšenie signálu, čo umožnilo našim teleskopom ho detegovať,“ uvádza astrofyzik Nirupam Roy.

Vedci veria, že rovnakým spôsobom by sa v budúcnosti mohli objaviť 21-centimetrové čiary aj vo väčších vzdialenostiach, čo by otvorilo nové možnosti pre skúmanie vesmíru aj pomocou existujúcich a pripravovaných nízkofrekvenčných rádioteleskopov.

Pre zaujímavosť, absencia 21-centimetrovej čiary vedcom v niektorých prípadoch umožnila vylúčiť rôzne scenáre o kozmickom úsvite (obdobie kedy vznikli prvé hviezdy, galaxie, čierne diery) Nedávno absencia tohto signálu odhalila, že prvé galaxie vo vesmíre boli vo svojich rádiových emisiách až 1000-krát jasnejšie, ako súčasné galaxie.

Taktiež potvrdila, že prvé hviezdy a galaxie svojou trochou prispeli k mikrovlnnému pozadiu (pozostatok po Veľkom tresku – veľmi slabé elektromagnetické žiarenie, ktoré prichádza z vesmíru zo všetkých smerov).