MeerKAT напрямую уловил слабый водородный сигнал далёкой Вселенной

Радиотелескопный массив MeerKAT в Южной Африке впервые напрямую зарегистрировал сигнал нейтрального водорода на длине волны 21 см от галактик на больших расстояниях — без применения метода «стекинга», при котором сигналы многих источников суммируются статистически. Работа, опубликованная в сентябре 2026 года, знаменует новую эру в изучении эволюции холодного газа во Вселенной.

Линия 21 сантиметра и её значение

Нейтральный атомарный водород (HI) излучает на длине волны 21 см: это гиперфинное переходное излучение, возникающее при смене ориентации спина электрона относительно протона. Этот сигнал — прямой индикатор резервуаров холодного газа в галактиках: именно из него образуются молекулярные облака и, в конечном счёте, новые звёзды.

Проблема в том, что с расстоянием сигнал стремительно слабеет: на красных смещениях z > 0,2 он оказывается настолько слабым, что до сих пор не поддавался прямому детектированию ни одним инструментом. Предыдущие исследования на таких расстояниях использовали «стекинг» — сложение изображений тысяч галактик для извлечения среднего сигнала, — что не позволяет изучать отдельные источники.

Что сделал MeerKAT

Благодаря совокупности большой эффективной площади антенн, низкого уровня шума приёмников и длительных интеграций MeerKAT смог напрямую выделить сигнал HI от нескольких галактик на красных смещениях z ≈ 0,3–0,4 — что соответствует расстоянию нескольких миллиардов световых лет.

Ключевые характеристики обнаруженных источников:

• Галактики демонстрировали значительные резервуары нейтрального водорода — от нескольких до десятков миллиардов солнечных масс;
• Профили линии HI содержат информацию о вращении галактик и возможных нарушениях кинематики (взаимодействия, приливные возмущения);
• Детектирование отдельных галактик позволяет сопоставить HI-данные с оптическими и инфракрасными наблюдениями для комплексного анализа.

Что это меняет для космологии

Прямое детектирование HI в далёкой Вселенной открывает возможность проследить эволюцию запасов холодного газа в галактиках как функцию времени, не прибегая к статистике ансамблей. Это критично для понимания того, почему темп звездообразования во Вселенной снижался с пиком около 10 миллиардов лет назад.

Читайте также по теме: телескопе для поиска скрытых галактик.

MeerKAT является предшественником Большого кольцевого массива SKA, строительство которого продолжается. Когда SKA начнёт работу в полном объёме, чувствительность вырастет настолько, что аналогичные наблюдения станут рутинными на значительно больших расстояниях.