Учёные, работающие над экспериментом CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment), заявляют о новом пути исследования темной энергии — загадочной силы, ускоряющей расширение Вселенной. По их данным, слабое радиоволновое свечение водорода из далёкого прошлого космоса можно зафиксировать радиодетектором и использовать как космический маяк, помогающий понять распределение материи и эволюцию галактик. Это открывает более быстрый и менее дорогой метод изучения темной энергии по сравнению с ранее применяемыми подходами, и многие видят в этом важный этап в программе мирового космологического исследования. 0, 4, 6, 14

По словам руководителя проекта Марка Хэлперна из Университета Британской Колумбии, новый метод представляет собой принципиально новую технику исследования космоса, созданную канадцами и реализованную с помощью CHIME. Он назвал это смелым шагом для глобальной космологической программы и подчеркнул, что история успеха CHIME вносит вклад в развитие науки в Канаде. 7

Темная энергия считается ведущей составляющей современной Вселенной, составляя приблизительно 68% её материи-энергии, и учёные активно пытаются понять, что именно она собой представляет и как влияет на эволюцию космоса. Эта тема остаётся крайне сложной, потому что воздействие темной энергии появилось позже, чем завершилась ранняя фаза расширения после Большого взрыва, что вызывает риск нестандартных сценариев будущего существования Вселенной. 9,12

Как именно водород может помочь в этом расследовании? По словам Arnab Chakraborty из Университета Торонто, водород — самый распространённый элемент во Вселенной, и его слабое радиосигналирование служит космическим маркером, позволяющим увидеть распределение материи по пространству. Ранее CHIME мог сопоставлять распределение водорода в ранней Вселенной только через кросс-аналитику с данными галактических обзоров других телескопов за счёт дорогих операций. Теперь же CHIME продемонстрировал, что может картировать радиоподсветку водорода самостоятельно. 15,16

Уже сейчас группа исследователей сделала первые шаги: по данным 94 ночей наблюдений за 2019 год было зафиксировано сигнал водорода от эпохи, когда Вселенной было около 5 миллиардов лет. По оценке участника команды Шаббира Шейха из Аризонского университета, примерно 2% водорода в ту эпоху находились в нейтральной атомной форме, что в целом совпадает с другими измерениями. Эти данные помогают тестировать модели формирования и эволюции галактик, а дальнейшие сборы данных CHIME за семь лет позволяют исследовать распределение водорода и до 3 миллиардов лет после Большого взрыва. 17,18,19

Научные результаты опубликованы в двух статьях в журнале The Astrophysical Journal. Команда подчёркивает, что новый подход позволяет тестировать теоретические представления о развитии галактик и структуре Вселенной на основе собственных данных CHIME без необходимости внешних сопоставлений. 20