De CHIME Collaboration rapporteerde een detectie van het kosmologische 21-cm-signaal van neutrale waterstof, met een significantie van 12,4σ. De meting beschrijft fluctuaties in de radiosignalen van waterstof, geen telling van alle waterstof in het heelal. Ze is gebaseerd op 94 geselecteerde waarnemingsdagen uit 2019 en beslaat frequenties van 608,2 tot 707,8 MHz, overeenkomend met roodverschuivingen van 1,34 tot 1,01. De detectiestudie verscheen op 28 september 2026 in The Astrophysical Journal (studie van de CHIME Collaboration).
Wat de detectie meet
CHIME mat een vermogensspectrum van de intensiteitsmapping op 21 cm. Intensiteitsmapping brengt de gezamenlijke straling van neutrale waterstof in kaart; het vermogensspectrum beschrijft hoe sterk de helderheid van die straling op verschillende ruimtelijke schalen varieert. De autocorrelatie is berekend met de radiokaart van CHIME zelf. Voor deze meting was dus geen externe sterrenstelselcatalogus nodig.
De waarde 12,4σ is de gerapporteerde significantie van de detectie voor de volledige frequentieband. Ze geeft aan hoe sterk het gemeten signaal volgens de analyse afwijkt van ruis. Het is geen meting van de totale hoeveelheid kosmische waterstof.
Hoe CHIME de radiosignalen analyseerde
De analyse gebruikte 94 geselecteerde siderische dagen uit waarnemingen in 2019. Een siderische dag is gebaseerd op de beweging van de sterrenhemel. Het team begon met 102 kandidaatdagen; acht vielen af bij controles van de datakwaliteit. Alleen nachtelijke gegevens werden gebruikt om verstoring door de zon te beperken.
De detectiestudie beschrijft verbeteringen in de verwerking van radiofrequentiestoring, de bundelvorming en het filteren van voorgrondstraling vóór het middelen over tijd. Die stappen hielpen de onderzoekers het zwakke waterstofsignaal uit de radiogegevens te halen.
De volledige band en de twee deelbanden
De volledige band leverde een detectie op met een significantie van 12,4σ. Ook de twee afzonderlijke deelbanden werden gedetecteerd:
| Gemeten band | Frequentie | Roodverschuiving | Detectiesignificantie |
| Volledige band | 608,2–707,8 MHz | 1,34–1,01 | 12,4σ |
| Deelband met lagere frequenties | 608,2–658,2 MHz | rond 1,24 | 9,1σ |
| Deelband met hogere frequenties | 658,2–707,8 MHz | rond 1,08 | 8,6σ |
De meting beslaat golfgetallen van ongeveer 0,4 tot 1,5 h Mpc⁻¹. De interpretatiestudie beschrijft de gemeten ruimtelijke schalen als niet-lineair, wat betekent dat de verdeling van materie daar niet meer eenvoudig met een lineair model te beschrijven is.
Wat de vergelijking met IllustrisTNG toevoegt
Een tweede studie interpreteert het vermogensspectrum en vergelijkt het met voorspellingen van de simulaties TNG100 en TNG300. Het gemeten waterstofvermogen ligt hoger dan beide voorspellingen: het verschil bedraagt 3,1σ voor TNG100 en 4,0σ voor TNG300 (interpretatiestudie).
De studie noemt niet-lineaire clustering van neutrale waterstof en effecten van roodverschuivingsruimte als waarschijnlijke gebieden waar de modellen kunnen afwijken. De auteurs wijzen geen afzonderlijke oorzaak aan. Het gaat om een verschil tussen de gemeten waterstofclustering en deze twee simulatievoorspellingen.
De studie geeft ook een effectieve HI-amplitude van 3,55, met een statistische onzekerheid van +0,96 en −1,32 en een systematische onzekerheid van ±0,61. Die parameter combineert de hoeveelheid neutrale waterstof, de clusteringbias en effecten van bewegingen langs de gezichtslijn. Hij meet de waterstofhoeveelheid dus niet afzonderlijk.
Wat de studies over donkere energie zeggen
De twee studies bepalen niet hoe donkere energie zich ontwikkelt. De interpretatiestudie gebruikt een achtergrondkosmologie op basis van Planck-parameters en richt zich op de clustering van neutrale waterstof. De gemeten detectiesignificantie is daarom geen resultaat over de toekomstige evolutie of het uiteindelijke lot van het heelal.
De interpretatiestudie noemt een analyse van bijna zeven jaar aan gearchiveerde CHIME-gegevens als toekomstig werk.
