Astronomowie odbierają sygnały radiowe z odległej galaktyki

Antena Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w pobliżu Pune, Maharashtra, Indie. Źródło: Narodowe Centrum Radioastrofizyki

Odkrywanie galaktyk w znacznie większych odległościach niż Ziemia może być teraz w zasięgu ręki.

Jak powstają gwiazdy w odległych galaktykach? Astronomowie od dawna próbują odpowiedzieć na to pytanie, wykrywając sygnały radiowe emitowane przez pobliskie galaktyki. Jednak sygnały te stają się słabsze, im dalej galaktyka znajduje się od Ziemi, co utrudnia wykrycie ich przez obecne radioteleskopy.

Teraz naukowcy z Montrealu i Indii przechwycili sygnał radiowy z najdalszej jak dotąd galaktyki o określonej długości fali, znanej jako linia 21 cm, pozwalając astronomom zagłębić się w tajemnice wczesnego Wszechświata. Z pomocą radioteleskopu Giant Metrewave w Indiach po raz pierwszy tego typu sygnał radiowy został wykryty z tak dużej odległości.

Ilustracja przedstawiająca wykrycie sygnału z odległej galaktyki. Źródło: Sawada Pardesi

„Galaktyka emituje różne rodzaje sygnałów radiowych. Do tej pory możliwe było odebranie tylko tego konkretnego sygnału z pobliskiej galaktyki, co ogranicza naszą wiedzę o galaktykach najbliższych Ziemi” – mówi Arnab Chakraborty, doktor habilitowany z McGill University pod nadzorem profesora Matta Dobbsa.

Ale za pomocą naturalnie występującego zjawiska zwanego soczewkowaniem grawitacyjnym możemy odebrać słaby sygnał z rekordowej odległości. Pomoże nam to zrozumieć powstawanie galaktyk w znacznie większych odległościach od Ziemi”.

Spojrzenie w przeszłość do wczesnego wszechświata

Po raz pierwszy naukowcom udało się wykryć sygnał z odległej galaktyki gwiazdotwórczej znanej jako SDSSJ0826+5630 i zmierzyć skład jej gazu. Naukowcy zauważają, że masa atomowa gazu zawartego w tej konkretnej galaktyce jest prawie dwukrotnie większa niż masa gwiazd widocznych dla nas.

Obraz sygnału radiowego z galaktyki. Źródło: Chakraborty i Roy/NCRA-TIFR/GMRT

Sygnał wykryty przez zespół został wyemitowany z tej galaktyki, gdy Wszechświat miał zaledwie 4,9 miliarda lat, umożliwiając naukowcom wgląd w tajemnice wczesnego Wszechświata. „To odpowiednik cofnięcia się w czasie o 8,8 miliarda lat” – mówi Chakraborty, który studiuje kosmologię na Wydziale Fizyki Uniwersytetu McGill.

Przechwyć sygnał z odległej galaktyki

„Soczewkowanie grawitacyjne wzmacnia sygnał pochodzący z odległego obiektu, aby pomóc nam spojrzeć na wczesny Wszechświat. W tym konkretnym przypadku sygnał jest zakrzywiony przez obecność innego masywnego obiektu, innej galaktyki, między celem a obserwatorem. To skutecznie wzmacnia sygnał 30-krotnie, pozwalając teleskopowi je uchwycić” – mówi współautor Nirupam Roy, profesor nadzwyczajny na Wydziale Fizyki w Indyjskim Instytucie Naukowym.

Zdaniem naukowców wyniki te pokazują wykonalność obserwacji odległych galaktyk w podobnych sytuacjach przy użyciu soczewkowania grawitacyjnego. Otwiera również ekscytujące nowe możliwości badania kosmicznej ewolucji gwiazd i galaktyk za pomocą dzisiejszych radioteleskopów niskiej częstotliwości.

Odniesienie: „21-cm emisja HI wykryta z intensywnie soczewkowanej galaktyki przy z ∼1,3”, Arnab Chakraborty i Nirupam Roy, 23 grudnia 2022 r., Dostępne tutaj. Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.
DOI: 10.1093/mnras/stac3696

Giant Metrewave Radio Telescope jest zbudowany i obsługiwany przez NCRA-TIFR. Badania zostały sfinansowane przez McGill University i Indian Institute of Science.