درخشش دور هیدروژن راه جدیدی را برای بررسی انرژی تاریک باز می کند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

آزمایش نقشه‌برداری شدت هیدروژن کانادا (CHIME) برای اولین بار نشان داد که می‌تواند درخشش ضعیف گاز هیدروژن را از اعماق گذشته کیهان تنها با استفاده از داده‌های خود تشخیص دهد.

این پیشرفت راه را برای روشی سریعتر و کم هزینه تر برای مطالعه انرژی تاریک هموار می کند - نیروی اسرارآمیزی که تصور می شود جهان را با سرعت فزاینده ای منبسط می کند و یکی از بزرگترین سؤالات باز در فیزیک است. این دستاورد همچنین نقطه عطفی برای تلسکوپی است که برای این منظور ساخته شده است. این یافته ها در مجله Astrophysical منتشر شده است.

دکتر آرناب چاکرابورتی، یکی از محققان فوق دکترا در دانشگاه تورنتو که برای اولین بار این یافته را ارائه کرد، می گوید: «هیدروژن رایج ترین عنصر در جهان و ماده خامی است که ستارگان از آن شکل می گیرند. گسیل رادیویی ضعیف آن مانند یک ردیاب کیهانی عمل می کند و نحوه توزیع ماده در فضا را آشکار می کند.

نظریه های متناقضی در مورد ماهیت انرژی تاریک در جامعه اخترفیزیک وجود دارد. CHIME با استفاده از داده های خود می تواند این نظریه ها را به طور مستقل بررسی کند و به اثبات یا رد آنها کمک کند.

دکتر مارک هالپرن، استاد بخش فیزیک و نجوم UBC و محقق اصلی CHIME، گفت: "این یک تکنیک کاملا جدید برای کاوش کیهان است که توسط ابزاری که توسط کانادایی ها ساخته شده است، ارائه می شود." "این یک گام جدید جسورانه در برنامه جهانی کیهان شناسی و یک داستان موفقیت کانادایی است."

CHIME یک تلسکوپ رادیویی در نزدیکی پنتیکتون، بریتیش کلمبیا است که توسط شورای تحقیقات ملی کانادا (NRC) میزبانی می شود. هر روز از کل آسمان شمال نقشه برداری می کند.

این یک پروژه تحقیقاتی پان کانادایی است که توسط دانشمندان دانشگاه بریتیش کلمبیا، دانشگاه مک گیل، دانشگاه تورنتو و رصدخانه اخترفیزیکی رادیویی Dominion (NRC) و همچنین سایر همکاران آمریکای شمالی، از جمله دانشگاه ایالتی آریزونا، ساخته و اجرا شده است.

CHIME برای نقشه‌برداری از توزیع گاز هیدروژن در کیهان اولیه ساخته شد و به اخترشناسان این امکان را می‌دهد تا انبساط آن را محاسبه کرده و انرژی تاریک را بررسی کنند، نیروی اسرارآمیزی که گمان می‌رود جهان را به سمت انبساط سریع‌تر در طول زمان سوق می‌دهد.

پیش از این، CHIME مجبور بود مشاهدات خود را با داده‌های بررسی کهکشان‌ها از تلسکوپ‌های دیگر مرتبط کند. بررسی‌های کهکشانی با استفاده از نور برای مطالعه کهکشان‌ها با جزئیات دقیق، همین سوال را بررسی می‌کنند. آن‌ها میلیون‌ها دلار بیشتر هزینه دارند و تنها بر بخشی از کیهان متمرکز هستند که به اندازه کافی داغ و متراکم هستند تا ستاره‌ها را تشکیل دهند.

با ترسیم درخشش رادیویی ترکیبی که هیدروژن به خودی خود ساطع می‌کند، CHIME می‌تواند سوالات مشابه را در مقیاسی بزرگ‌تر، در زمان دورتر، با کسری از هزینه و بدون اتکا به نتایج دیگران بررسی کند.

در مقاله ای همراه، محققان آنچه را که سیگنال مشاهده شده در مورد توزیع هیدروژن در جهان نشان می دهد، بررسی کردند.

دکتر Shabbir Shaikh یکی از نویسندگان این مقاله، محقق فوق دکتری در دانشگاه ایالتی آریزونا، گفت: «داده‌های ما نشان می‌دهد که تقریبا 2 درصد از هیدروژن موجود در جهان در این زمان به شکل اتمی خنثی بود که به طور کلی با اندازه‌گیری‌های دیگر مطابقت دارد». با اندازه‌گیری نحوه توزیع و خوشه‌بندی هیدروژن، CHIME راه جدیدی را برای آزمایش درک خود از نحوه شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها به ما می‌دهد.»

این یافته یک لحظه یورکا نبود. محققان از روش‌های تجزیه و تحلیل داده‌ها و تکنیک‌های پردازش جدیدی برای یافتن سیگنال ضعیف در میان نویز طاقت‌فرسا از جهان پس‌زمینه، فناوری انسانی و حتی خود ابزار استفاده کردند. سپس آنها بیش از یک سال را صرف آزمایش این یافته کردند تا تایید کنند که سیگنالی از کیهان در زمانی که حدود 5 میلیارد سال سن داشته است. این یافته بر اساس داده های 94 شب رصد جمع آوری شده در سال 2019 است.

چاکرابورتی گفت: «ما خیلی سخت کار کردیم تا خودمان را متقاعد کنیم که این یک زنگ خطر اشتباه نیست. پس از همه آزمایش‌ها، سیگنال باقی ماند. این به ما اطمینان داد که هیدروژن واقعی را از جهان دور می‌بینیم.

دکتر سایمون فورمن، استادیار دانشگاه ایالتی آریزونا، یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: برای مدت طولانی، اخترفیزیکدانان معتقد بودند که پتانسیل زیادی در این روش نقشه برداری هیدروژن با این نوع تلسکوپ وجود دارد. ما با نشان دادن این که این تکنیک در عمل عمل می کند، یک پنجره کاملا جدید در جهان گشوده ایم. می توانیم از آن برای آزمایش نظریه های فعلی خود استفاده کنیم و چیزهای جدیدی در مورد کهکشان ها و سایر ویژگی های جهان بیاموزیم."

اندازه‌گیری کنونی تنها از بخش کوچکی از داده‌هایی استفاده می‌کند که CHIME از زمان شروع عملیات جمع‌آوری کرده است. محققان اکنون نزدیک به هفت سال مشاهدات در دسترس دارند و در تلاش هستند تا این تحلیل را گسترش دهند تا دوره‌های پیشین در تاریخ کیهانی را که کیهان تنها 3 میلیارد سال سن داشته است، شامل شود.

تشخیص سیگنال کیهانی 21 سانتی متری در خود همبستگی در z ~ 1 با آزمایش نقشه برداری شدت هیدروژن کانادا، مجله اخترفیزیک (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae9835

تفسیر اندازه‌گیری طیف توان خودکار 21 سانتی‌متری در z ~ 1 توسط آزمایش نقشه‌برداری شدت هیدروژن کانادا، مجله Astrophysical (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae9747

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →