Nem mindennapi felfedezést tett az Indiai Tudományos Intézet, megtalálták ugyanis a legtávolabbi olyan galaxist, melyben biztosan van hidrogén. Korábban ezt csak egy 4,1 milliárd fényévre lévő galaxisról tudták bizonyossággal kijelenteni, a napokban azonban sikeresen megduplázták ezt a távolságot.
A világegyetemben a hidrogén a leggyakoribb elem, amely többnyire atomos vagy plazmaállapotban található meg, ezek tulajdonságai azonban meglehetősen eltérnek a molekuláris hidrogénétől. Plazmaállapotban a hidrogén elektronja és protonja nem kapcsolódik össze, ami igen magas elektromos vezetőképességet és magas emissziót eredményez – ez adja többek között a Nap és más csillagok fényét.
A töltött részecskéket a mágneses és elektromos mezők erősen befolyásolják. Például a napszélben kölcsönhatásba lépnek a Föld magnetoszférájával, előidézve a Birkeland-áramokat és a sarki fényt. Mint arról az IFLScience is beszámolt, az atomi hidrogén kvantumállapot-változáskor egy különleges fényt képes kibocsátani, amelyet a csillagászok 21 centiméteres vonalnak neveznek: méghozzá azért, mert a fény hullámhossza 21,106 centiméter vagy 8,28 hüvelyk. Mindez azért fontos, mert a kutatók ezen fény segítségével észlelték az eddigi legtávolabbi galaxist.
Egy hidrogénatom egy darab protonból és egy darab elektronból áll, mely önmagában nézve nem egy túlságosan izgalmas összetétel, az elemi részecskéknek azonban van egy spinnek vagy saját perdületnek (más szóval saját impulzusmomentumnak) nevezett mennyiségük is, amely a kvantummechanikai részecskék perdületének egyik összetevője. A másik összetevő egyébként a pályaperdület, mely a klasszikus mechanikából ismert perdület kvantummechanikai megfelelője, és a részecskék térbeli forgó mozgását jellemzi, jelen esetben azonban ez egy elhanyagolható tényező.
A legkisebb energiát az elemi részecskék akkor bocsátják ki, amikor a két részecske spinje ellentétes irányba mutat – előfordulhat azonban, hogy a részecskék kölcsönhatásba lépnek más anyagokkal, ilyenkor pedig fennáll az esélye annak is, hogy a spinek ugyanarra mutassanak. Ennek következményeképp energia szabadul fel, ez az energia, ez a sugárzás pedig pontosan az, amit a csillagászok kerestek, és keresnek is a mai napig.
A korábbi rekordtartó 4,1 milliárd évvel ezelőtt bocsátotta ki ezeket a rádióhullámokat, az Indiai Tudományos Intézet munkatársainak azonban most sikerült egy 8,8 milliárd fényévről érkező 21 centiméteres vonalat is befogniuk, amely a korábbi távolság több mint kétszerese.
Mint azt tanulmányukban kifejtették, a sugárzás észlelése egy úgynevezett gravitációs lencse jelenlétének köszönhetően vált lehetővé – egy 1,8 milliárd fényévre lévő galaxis torzította meg úgy a téridőt, hogy felnagyította a mögötte látható dolgokat, jelen esetben körülbelül azok harmincszorosára.
Azt, hogy a jel pontosan milyen távolról érkezik, azt annak színével is mérték. Az univerzum kozmikus távolságokra való tágulása miatt a tárgyak által kibocsátott fény ugyanis a látható fény spektrumának vörös része felé tolódik, mely röviden és tömören annyit jelent, hogy az univerzumban minél távolabb van valami tőlünk, azt annál vörösebbnek látjuk. Többek között ennek köszönhetően tudták megbecsülni azt is, hogy a galaxisban mennyi hidrogén lehet; mint kiderült, annak mennyisége 900 milliárd Napnak felel meg, ami egy brutálisan nagy szám.
A teljes tanulmányt ide kattintva olvashatják el.
(Borítókép: Universal History Archive / Getty Images)