O cantitate uriașă de hidrogen atomic, detectată în cea mai îndepărtată galaxie de până acum

Hidrogenul este cel mai comun element din Univers și vine sub forma unui singur atom sau a mai multor atomi împerecheați într-o moleculă. Hidrogenul atomic poate emite o lumină pe măsură ce își schimbă starea cuantică, cunoscută sub numele de „linia de 21 de centimetri”, adică lungimea de undă a unei emisii radio. Noile observații au reușit să detecteze această emisie în cea mai îndepărtată galaxie de până acum.

Atomul simplu de hidrogen este compus dintr-un proton și un electron. În cazul particulelor elementare, întâlnim conceptul de spin, momentul cinetic intrinsec al unei particule. Însă adesea, atunci când hidrogenul se formează sau interacționează cu alte lucruri, particulele indică aceeași direcție. Deci, în timp, sistemul va elibera o parte din energie și o va comuta. Acea energie este emisia radio pe care o caută astronomii.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Deținătorul precedent al recordului pentru cea mai îndepărtată detectare a liniei de 21 de centimetri a emis aceste unde radio în urmă cu 4,1 miliarde de ani. Noua detecție este mai mult decât dublă față de cea anterioară. Unda radio a călătorit în Univers timp de 8,8 miliarde de ani, potrivit IFL Science.

„Deplasarea spre roșu” a lungimii de undă

Observarea acestei emisii a fost posibilă datorită prezenței fenomenului de „lentile gravitaționale”. O galaxie eliptică, densă, aflată la 1,8 miliarde de ani-lumină distanță a deformat spațiul-timp. Linia de 21 de centimetri provine de la o galaxie din spatele său, a cărei lumină a fost amplificată semnificativ.

„În acest caz specific, amplificarea semnalului a fost de aproximativ 30 de ori mai mare, permițându-ne să vedem prin Universul care se deplasează spre roșu”, a spus coautorul studiului, profesorul Nirupam Roy, de la Institutul de Știință din India.

„Deplasarea spre roșu” este o cantitate măsurată de astronomi și este proporțională cu distanța unui obiect față de Univers. Din cauza expansiunii Universului la distanțe cosmice, lumina emisă de obiecte este schimbată spre porțiunea roșie a spectrului vizibil de lumină, de aici, „deplasarea spre roșu”. Ne putem închipui lungimile de undă ale luminii fiind întinse precum se extinde Universul. Astfel, emisia venită de la această galaxie, deși măsura inițial 21 de centimetri, a ajuns la o lungime de undă mai mare.

„Din cauza distanței imense de la galaxie, linia de emisie de 21 de centimetri a fost deplasată spre roșu până la 48 de centimetri, în momentul în care semnalul a călătorit de la sursă la telescop”, a adăugat dr. Arnab Chakraborty, de la Universitatea McGill.

Cantitatea de hidrogen atomic din Univers, echivalentă cu 900 de miliarde de Sori

Prin aceste măsurători, echipa a putut să estimeze cât de mult hidrogen atomic este în galaxie. Valoarea este echivalentă cu 900 de miliarde de sori, ceea ce înseamnă aproximativ de două ori masa estimată a stelelor din galaxia respectivă.

Observațiile au fost posibile cu ajutorul observatorului Giant Metrewave Radio telescope (GMRT) din Narayangaon, India.

„Detectarea hidrogenului neutru în emisiile din Universul îndepărtat este extrem de dificilă și a fost unul dintre obiectivele științifice esențiale ale GMRT. Suntem mulțumiți de acest nou rezultat revoluționar obținut cu GMRT și sperăm ca acesta să poată fi confirmat și îmbunătățit în viitor”, a explicat Yashwant Gupta, directorul centrului de la Centrul Național de Radio Astrofizică.

Lucrarea a fost publicată în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Vă mai recomandăm și: 

Trei galaxii îndepărtate oferă noi indicii despre Universul timpuriu

Cum au ajuns unele stele să fie „abandonate”? Lumina de la începuturile Universului ne ajută să înțelegem

INTERVIU EXCLUSIV – Cea mai frumoasă hartă a Universului. Cum a fost creată și cum ne ajută?

O explozie cosmică rară pune sub semnul întrebării tot ce știm despre Univers