CHIME — радиотелескоп в Британской Колумбии, находящийся под управлением Национального исследовательского совета Канады. Инструмент ежедневно обозревает все небо северного полушария. Одна из главных целей эксперимента — картировать распределение водородного газа в ранней Вселенной: измерив эту крупномасштабную структуру, астрономы могут установить, как Вселенная расширялась со временем, и использовать эти данные для исследования темной энергии.

«Водород — самый распространенный элемент во Вселенной и сырье, из которого формируются звезды, — сказал Арнаб Чакраборти из Университета Торонто, соавтор статьи. — Его слабое радиоизлучение действует как космический трассер, показывая, как материя распределена в пространстве».

До сих пор исследователям CHIME приходилось сравнивать свои радионаблюдения с данными галактических обзоров, собранными другими телескопами. Такие обзоры решают схожие космологические задачи, но обходятся намного дороже и в основном исследуют области Вселенной, достаточно горячие и плотные для звездообразования. CHIME же измеряет суммарное радиоизлучение самого водорода. Это позволяет изучать значительно более крупные области космоса, заглядывать дальше в прошлое и решать схожие вопросы значительно дешевле.

Изучив данные, собранные CHIME после 94 ночей наблюдений в 2019 году, астрономы занялись очисткой сигнала от помех, а после этого более года проверяли его подлинность. В итоге они пришли к выводу, что он исходит от водорода из той Вселенной, которой на тот момент было около пяти миллиардов лет.

В сопроводительной статье исследователи проанализировали, что найденный сигнал говорит о распределении водорода в ранней Вселенной. Они установили, что примерно 2% водорода в то время находились в нейтральной атомарной форме, что в целом согласуется с другими измерениями, пишет Science Daily.

Поскольку CHIME теперь может проводить такие измерения на основе собственных данных, исследователи получили возможность независимо проверять конкурирующие объяснения природы темной энергии и собирать свидетельства, которые могут поддержать или опровергнуть существующие теории.

Это исследование опирается лишь на малую часть информации, собранной CHIME с начала работы. Сейчас астрономам доступно почти семь лет наблюдений, и они работают над тем, чтобы заглянуть в эпоху, когда Вселенной было всего три миллиарда лет.

Вселенная расширяется с нарастающей скоростью, и для объяснения этого факта существует ряд гипотез. Самая популярная — темная энергия, природа которой остается неясной. Физик Саввас Кушиаппас предлагает иной подход: ускоренное расширение — это не действие неизвестной материи, а макроскопический отпечаток квантовой неопределенности в самой геометрии Вселенной.