Ett internationellt team av astronomer har för första gången kombinerat kraften hos 64 radioteleskopplattor för att upptäcka de svaga signaturerna av neutral vätgas över kosmologiska skalor.

Bragden uppnåddes med hjälp av det sydafrikanskt baserade MeerKAT-teleskopet, en föregångare till världens största radioobservatorium, SKA Observatory (SKAO), som kommer att undersöka universum i oöverträffad detalj.

Ett primärt mål för SKAO är att förstå universums utveckling och innehåll tillsammans med de mekanismer som driver dess accelererande expansion. Ett sätt att uppnå detta är genom att observera universums struktur på de största skalorna. På dessa skalor kan hela galaxer betraktas som enstaka punkter och analys av deras fördelning avslöjar ledtrådar om gravitationens natur och mystiska fenomen som mörk materia och mörk energi.

Radioteleskop är ett fantastiskt instrument för detta eftersom de kan upptäcka strålning vid våglängder på 21 cm som genereras av neutralt väte, det vanligaste grundämnet i universum. Genom att analysera 3D-kartor över väte som spänner över miljontals ljusår undersöker vi den totala fördelningen av materia i universum.

SKAO, som har sitt huvudkontor baserat på Jodrell Bank, Cheshire, är för närvarande under uppbyggnad. Det finns dock redan vägsökarteleskop, såsom 64-skålsuppsättningen MeerKAT, på plats för att vägleda dess design. Baserat i Karooöknen och drivs av South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), kommer MeerKAT så småningom att bli en del av hela SKAO.

MeerKAT och SKAO kommer i första hand att fungera som interferometrar, där matrisen kombineras som ett gigantiskt teleskop som kan avbilda avlägsna objekt med hög upplösning. "Men interferometern kommer inte att vara tillräckligt känslig för de största skalorna som är mest intressanta för kosmologer som studerar universum", förklarade medförfattaren till den nya forskningsartikeln, Steven Cunnington. "Därför använder vi istället arrayen som en samling av 64 individuella teleskop som gör att de kan kartlägga de gigantiska volymer av himlen som krävs för kosmologi."

Driftsättet med en maträtt har drivits av ett team vid University of Western Cape, med flera observationer som redan har utförts med MeerKAT. Detta ambitiösa projekt involverar många andra institutioner som spänner över fyra kontinenter. I den nya forskningen som släppts på arXiv och lämnats in för publicering, presenterar ett team som inkluderar Manchester-baserade astronomer Cunnington, Laura Wolz och Keith Grainge den första kosmologiska upptäckten någonsin med denna single-dish-teknik.

Den nya upptäckten är av ett delat klustringsmönster mellan MeerKATs kartor och galaxpositioner som bestäms av det optiska anglo-australiska teleskopet. Eftersom det är känt att dessa galaxer spårar universums övergripande materia, visar den starka statistiska korrelationen mellan radiokartorna och galaxerna att MeerKAT-teleskopet upptäcker storskalig kosmisk struktur. Detta är första gången en sådan detektering har gjorts med hjälp av en array med flera skålar som fungerar som individuella teleskop. Hela SKAO kommer att förlita sig på denna teknik och detta markerar därför en viktig milstolpe i färdplanen för det kosmologiska vetenskapsfallet med SKAO.

"Denna upptäckt gjordes med bara en liten mängd pilotundersökningsdata", avslöjade Cunnington. "Det är uppmuntrande att föreställa sig vad som kommer att uppnås när MeerKAT fortsätter att göra allt större observationer."

"I många år har jag arbetat för att förutsäga SKAO:s framtida kapacitet. Att nu nå ett stadium där vi utvecklar de verktyg vi kommer att behöva och visar deras framgång med riktiga data är otroligt spännande. Detta markerar bara början på vad vi hoppas kommer att vara en kontinuerlig uppvisning av resultat som främjar vår förståelse av universum." + Utforska vidare

Astronomer upptäcker galaktisk rymdlaser