Астрономы международного проекта HETDEX составили наиболее детальную трехмерную карту излучения атомарного водорода в ранней Вселенной. Работа охватывает период от 9 до 11 миллиардов лет назад, когда процессы звездообразования в космосе находились на своем пике. Исследователи сосредоточились на так называемой линии Лайман-альфа – специфическом свечении, которое возникает при поглощении водородом энергии молодых звезд. Традиционно этот сигнал использовался для поиска ярких галактик, однако значительная часть вещества в виде тусклых объектов и межгалактического газа до сих пор оставалась скрытой.
Для визуализации невидимых ранее структур ученые применили метод картографирования интенсивности спектральных линий. В отличие от стандартных обзоров, фиксирующих отдельные точечные источники, этот подход позволяет регистрировать суммарное свечение множества далеких объектов в определенном регионе космоса. По словам участников проекта, если классические методы можно сравнить с картой крупных мегаполисов, то новый алгоритм дает возможность увидеть огни пригородов и небольших поселений, создавая целостную картину распределения материи во Вселенной.
Основой для исследования послужили данные телескопа Хобби-Эберли, расположенного в обсерватории Мак-Дональд. В ходе эксперимента по изучению темной энергии астрономы собрали более 600 миллионов спектров на участке неба, площадь которого эквивалентна двум тысячам полных лун. До последнего времени ученые использовали лишь около 5% этого колоссального массива данных для поиска ярких галактик. Остальной объем информации считался фоновым шумом, но именно в нем скрывались следы слабого свечения раннего космоса.
Для обработки полупетабайта накопленных данных специалисты использовали суперкомпьютеры Техасского центра передовых вычислений. С помощью специализированного программного обеспечения они сопоставили известные координаты ярких галактик с распределением слабого излучения в пространстве. Учитывая, что под действием гравитации материя склонна к объединению в кластеры, массивные звездные системы послужили ориентирами для идентификации тусклых газовых облаков в межгалактическом пространстве.
Полученная карта позволяет проверить точность современных компьютерных моделей эволюции Вселенной. До этого момента представления о роли межгалактического газа в формировании крупномасштабной структуры космоса основывались преимущественно на математических симуляциях. Теперь астрофизики получили фактическую базу для анализа того, как первичный газ превращался в современные звездные системы. В дальнейшем исследователи намерены сравнить полученные данные с картами распределения угарного газа, который указывает на наличие плотных холодных облаков, где зарождаются новые звезды.
