వార్తలలో ఎందుకు ఉంది?
కెనడియన్ హైడ్రోజన్ ఇంటెన్సిటీ మ్యాపింగ్ ఎక్స్‌పెరిమెంట్, లేదా CHIME, కేవలం తన సొంత పరిశీలనలను మాత్రమే ఉపయోగించి సుదూర హైడ్రోజన్ ఉద్గారాలను గుర్తించింది. యూనివర్సిటీ ఆఫ్ బ్రిటిష్ కొలంబియా 28 సెప్టెంబర్ 2026న జర్నల్ ప్రచురణను ప్రకటించింది; భారతదేశ సైన్స్ విభాగం 30 సెప్టెంబర్‌న దీనిని ప్రముఖంగా ప్రస్తావించింది. CHIME అనేది కెనడాలోని బ్రిటిష్ కొలంబియాలో పెంటిక్టన్ సమీపంలో ఉన్న ఒక రేడియో టెలిస్కోప్. విశ్వవ్యాప్తంగా పదార్థం ఎలా పంపిణీ చేయబడిందో పరిశోధించడానికి ఇది హైడ్రోజన్ నుండి వచ్చే బలహీనమైన రేడియేషన్‌ను కొలుస్తుంది. ఈ కొత్త ఫలితం విశ్వం సుమారు ఐదు బిలియన్ సంవత్సరాల వయస్సులో ఉన్న కాలానికి సంబంధించినది. గతంలో, దీని విశ్వోద్భవ హైడ్రోజన్ కొలతలు బాహ్య గెలాక్సీ సర్వేలతో పోలికపై ఆధారపడేవి. ఈ స్వతంత్ర (standalone) గుర్తింపు విశ్వ విస్తరణను అధ్యయనం చేసే పద్ధతిని బలోపేతం చేస్తుంది; ఇది డార్క్ ఎనర్జీ అంటే ఏమిటో నిర్ధారించదు.
పాయింట్ చేయడానికి కాకుండా, సర్వే చేయడానికి రూపొందించిన టెలిస్కోప్
CHIME యొక్క నాలుగు పెద్ద రిఫ్లెక్టర్లు సాంప్రదాయకంగా తిప్పగలిగే డిష్‌ల వలె కాకుండా పొడవైన, తెరిచి ఉన్న అర్ధ-సిలిండర్ల వలె కనిపిస్తాయి. ప్రతి ఒక్కటి సుమారు 20 మీటర్ల వెడల్పు మరియు 100 మీటర్ల పొడవు ఉంటుంది. భూమి భ్రమణం ఆకాశంలోని వివిధ భాగాలను వీక్షణలోకి తీసుకువస్తున్నప్పుడు అవి కదలకుండా స్థిరంగా ఉంటాయి. ఒక ఎంచుకున్న వస్తువు నుండి మరొక వస్తువుకు ఒకే డిష్‌ను కదిలించడానికి బదులుగా, విస్తృత ప్రాంతంలో పదేపదే పరిశీలనలు చేయడానికి ఈ డిజైన్ మద్దతు ఇస్తుంది.
ఈ రిఫ్లెక్టర్లు 1,024 డ్యూయల్-పోలరైజేషన్ రిసీవర్ల కోసం రేడియో తరంగాలను సేకరిస్తాయి. దిశ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ గురించి సమాచారాన్ని పొందడానికి ఎలక్ట్రానిక్స్ వాటి సిగ్నల్‌లను కలుపుతాయి. ఈ పరికరం 400–800 మెగాహెర్ట్జ్ పరిధిలో పనిచేస్తుంది, అంటే సెకనుకు వందల మిలియన్ల తరంగ చక్రాలు అన్నమాట. అందువల్ల దీని నిర్మాణం మరియు కంప్యూటింగ్ వ్యవస్థ ఒకే కొలత ప్రక్రియలో భాగాలు: ఉపయోగకరమైన ఖగోళ సిగ్నల్‌ను వెలికితీయడంలో రేడియేషన్‌ను సేకరించడం అనేది ప్రారంభం మాత్రమే.
హైడ్రోజన్ విశ్వ నిర్మాణాన్ని ఎందుకు గుర్తించగలదు
తటస్థ హైడ్రోజన్ సుమారు 21 సెంటీమీటర్ల తరంగదైర్ఘ్యంతో ముడిపడి ఉన్న రేడియో రేడియేషన్‌ను విడుదల చేయగలదు. తటస్థం అంటే అణువు అయనీకరణం చెందకుండా తన ఎలక్ట్రాన్‌ను నిలుపుకుంటుందని అర్థం. హైడ్రోజన్ విస్తృతంగా వ్యాపించి ఉంది, కాబట్టి దాని ఉమ్మడి ఉద్గారం పెద్ద ప్రాంతాలలో పదార్థ పంపిణీని గుర్తించగలదు. ఇంటెన్సిటీ మ్యాపింగ్ (Intensity mapping) అనేది ప్రతి గెలాక్సీ యొక్క ప్రత్యేకమైన, వివరణాత్మక చిత్రం అవసరం లేకుండా ఈ సామూహిక సిగ్నల్‌ను కొలుస్తుంది.
రేడియేషన్ అంతరిక్షం గుండా ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు విశ్వ విస్తరణ దాని తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సాగదీస్తుంది. రేడియేషన్ కంటికి కనిపించే ఎరుపు కాంతి కానప్పటికీ, దీనిని కాస్మోలాజికల్ రెడ్‌షిఫ్ట్ (cosmological redshift) అని పిలుస్తారు. ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీకి అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ మార్పును కొలవడం వల్ల ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు రేడియేషన్‌ను విశ్వ చరిత్రలోని వివిధ దశలతో అనుసంధానించడానికి సహాయపడుతుంది. అందువల్ల ఫ్రీక్వెన్సీ సమాచారాన్ని ఆకాశ దిశతో కలపడం వల్ల త్రిమితీయ (three-dimensional) మ్యాప్‌ను రూపొందించడానికి మార్గం లభిస్తుంది.
వయస్సు మరియు గడిచిన సమయం మధ్య తేడా ముఖ్యం. విశ్వం సుమారు ఐదు బిలియన్ సంవత్సరాల వయస్సులో ఉన్నప్పుడు దానిని పరిశీలించడం అంటే సుమారు తొమ్మిది బిలియన్ సంవత్సరాలు వెనక్కి తిరిగి చూడటం అని అర్థం. సిగ్నల్ కేవలం ఐదు బిలియన్ సంవత్సరాలు మాత్రమే ప్రయాణించిందని దానర్థం కాదు. ఈ పరిశీలన ఆ సుదూర ప్రాంతం ఈరోజు ఎలా ఉందో చూపించకుండా, ప్రస్తుత కొలతను విశ్వం యొక్క మునుపటి స్థితితో అనుసంధానిస్తుంది.
చాలా ప్రకాశవంతమైన అంతరాయం నుండి బలహీనమైన సిగ్నల్‌ను వేరు చేయడం
ఇతర రేడియో సిగ్నల్‌లతో పోలిస్తే ఆశించిన హైడ్రోజన్ ఉద్గారం బలహీనంగా ఉండటం ఇక్కడి శాస్త్రీయ సవాలు. మన సొంత గెలాక్సీ నుండి వచ్చే ఉద్గారాలు, మానవ రేడియో అంతరాయం మరియు పరికరాల ప్రభావాలు దీనిని మరుగున పరచగలవు. ఆ కలుషితాల నుండి విశ్వోద్భవ సిగ్నల్‌ను వేరు చేయడానికి పరిశోధకులు మెరుగైన ప్రాసెసింగ్ మరియు పరీక్షలను ఉపయోగించారు. ఫోర్‌గ్రౌండ్ రేడియేషన్‌ను తొలగించేటప్పుడు, వెతుకుతున్న బలహీనమైన సిగ్నల్ తొలగిపోకుండా కూడా జాగ్రత్త పడాలి.
ఈ అధ్యయనం 2019లో సేకరించిన 94 రాత్రుల పరిశీలనలను విశ్లేషించింది. సెప్టెంబర్ జర్నల్ ప్రచురణకు ముందే ఒక ప్రిప్రింట్ పంపిణీ చేయబడింది, కాబట్టి ఈ పరిశీలనలు ఈ వారం కొత్తగా సేకరించినవి కావు. ఈ విశ్లేషణ పరికరం యొక్క పూర్తి బ్యాండ్‌లో ఇరుకైన ఫ్రీక్వెన్సీ విరామాన్ని ఉపయోగించింది. కనిపించే ఈ గుర్తింపు అంతరాయం లేదా కొలత లోపాల వల్ల కలిగి ఉండవచ్చా అనే దానిని పునరావృత పరీక్షలు పరిశీలించాయి.
స్టాండలోన్ అనేది గుర్తింపు సాక్ష్యం యొక్క మూలాన్ని వివరిస్తుంది, అంతేకానీ ఇతర సర్వేలు నిరుపయోగమని చెప్పే వాదన కాదు. మునుపటి పోలికలు CHIME పరిశీలనలు మరియు స్వతంత్రంగా మ్యాప్ చేయబడిన గెలాక్సీల మధ్య ఏకీభావం కోసం చూశాయి. కొత్త విశ్లేషణ గుర్తింపు కోసం ఆ బాహ్య సహసంబంధం అవసరం లేకుండానే CHIME యొక్క సొంత డేటా నుండి హైడ్రోజన్ సిగ్నల్‌ను తిరిగి పొందింది. ఇతర పరికరాలతో పోలికలు ఇంకా వివరణను పరీక్షించగలవు మరియు క్రమబద్ధమైన లోపాలను బహిర్గతం చేయడంలో సహాయపడతాయి.
డార్క్-ఎనర్జీ ప్రశ్నకు ఇది ఏమి దోహదపడుతుంది
విశ్వం యొక్క విస్తరణ చరిత్రను పరిశోధించడానికి ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు వివిధ విశ్వ సమయాల్లో పదార్థ పంపిణీని ఉపయోగిస్తారు. ఆ విస్తరణలో గమనించిన త్వరణానికి గల తెలియని వివరణకు పెట్టిన పేరే డార్క్ ఎనర్జీ. ఇది CHIME ద్వారా నేరుగా ఫోటో తీయబడిన పదార్థం కాదు. హైడ్రోజన్ ఒక ట్రేసర్‌ను అందిస్తుంది, దీని కొలిచిన నమూనా విశ్వ పరిణామ నమూనాలను నియంత్రించడంలో సహాయపడుతుంది.
ఇది ఈ ఫలితాన్ని విస్తృత శాస్త్రీయ సామర్థ్యం ఉన్న కొలత పద్ధతి యొక్క ప్రదర్శనగా చేస్తుంది. విభిన్న పరిశీలనలు స్థిరమైన విస్తరణ కథనాన్ని చెబుతున్నాయా లేదా అనే దానిని ఒక నమ్మకమైన సర్వే పరీక్షించగలదు. ఆ సామర్థ్యాన్ని మరింత కచ్చితమైన విశ్వోద్భవ పరిమితులుగా మార్చడానికి ఇంకా మరిన్ని పరిశీలనలు మరియు క్రమబద్ధమైన లోపాల పట్ల జాగ్రత్తగా వ్యవహరించడం అవసరం. విజయవంతమైన సిగ్నల్ గుర్తింపు అనేది ఒక అవసరమైన అడుగు మాత్రమే, ఆ పరికరం పరిశోధించడానికి నిర్మించబడిన ప్రతి ప్రశ్నకు సమాధానం కాదు.
ముగింపు
గుర్తింపును నిర్ధారించడానికి మరొక సర్వేపై ఆధారపడకుండా సుదూర హైడ్రోజన్ సిగ్నల్‌ను తిరిగి పొందడమే CHIME సాధించిన విజయం. ఇది రేడియో తీవ్రత నుండి భారీ-స్థాయి మ్యాప్‌లను రూపొందించడానికి పరిశోధకులకు బలమైన ఆధారాన్ని ఇస్తుంది. ఆ మ్యాప్‌లను విస్తరించడం మరియు పరీక్షించడం, ఆపై విశ్వ విస్తరణకు సంబంధించిన పోటీ వివరణలను పరిశీలించడానికి వాటిని ఉపయోగించడం ద్వారా తదుపరి శాస్త్రీయ విలువ లభిస్తుంది.