الكون يتمدد، والمجرات تتباعد عن بعضها مثل الزبيب في عجين يرتفع. لكن منذ أواخر تسعينيات القرن العشرين، نعرف أن هذا التمدد يتسارع. ما هي القوة التي تدفع المجرات بعيدًا بشكل أسرع فأسرع؟ إنها واحدة من أعظم ألغاز الفيزياء. يطلق عليها الطاقة المظلمة، وتشكل حوالي 70% من محتوى الكون.
التلسكوب الراديوي BINGO في البرازيل سيبحث عن أدلة في توزيع الهيدروجين — العنصر الأكثر وفرة في الكون. يصدر الهيدروجين موجات راديوية بطول 21 سنتيمترًا، ومن خلال انزياحها يمكن تقدير المسافة إلى سحب الغاز. بهذه الطريقة، سيبني العلماء خريطة ثلاثية الأبعاد للبنية واسعة النطاق للكون — شبكة عملاقة من المجرات والفراغات.
قام مؤلفو الدراسة الجديدة بمحاكاة كيف سيرى BINGO هذه التذبذبات مع مراعاة التداخل من مجرتنا وضوضاء المستقبلات. واتضح أن بيانات التلسكوب، عند إضافتها إلى قياسات القمر الصناعي Planck، تضيق نطاق القيم المسموح بها للمعلمات الكونية بنحو 60% مقارنة بـ Planck وحده. الأمر أشبه باستبدال شريط قياس الخياط بجهاز قياس ليزري: نفس القياسات، لكن بدقة أعلى بكثير.
هذا النهج لن يسمح فقط بتحديد معلمات الكون بدقة أكبر، بل سيمكن أيضًا من تتبع كيفية تغير كمية الهيدروجين على مدى مليارات السنين الماضية. والأهم من ذلك، فهم أفضل لكيفية تصرف الطاقة المظلمة: هل كانت ثابتة مثل الثابت الكوني لأينشتاين، أم أن خصائصها تغيرت بمرور الوقت؟
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2601.10152
Context. Building on the transformative success of optical redshift surveys, the emerging technique of neutral hydrogen (HI) intensity mapping (IM) offers a novel probe of large-scale structure (LSS) growth and the late-time accelerated expansion of the universe. Aims. We present cosmological forecasts for the Baryon Acoustic Oscillations from Integrated Neutral Gas Observations (BINGO), a pioneering HI IM experiment, quantifying its potential to constrain the Planck-calibrated $$\Lambda$$CDM cosmology and extensions to the $$w_0w_a$$CDM dark energy model. Methods. For BINGO's Phase~1 configuration, we simulate the HI IM signal using a lognormal model and incorporate three dominant systematics: foreground residuals, thermal noise, and beam resolution effects. Using Bayesian inference, we derive joint constraints on six cosmological parameters ($$\Omega_b h^2$$, $$\Omega_c h^2$$, $$100\theta_s$$, $$n_s$$, $$\ln 10^{10} A_s$$, and $$\tau_r$$) alongside 60 HI parameters ($$b_{\rm HI}^i$$, $$\Omega_{\rm HI}^i b_{\rm HI}^i$$) across 30 frequency channels. Results. Our results demonstrate that combining BINGO with the Planck 2018 CMB dataset tightens the confidence regions of cosmological parameters to $$\sim$$40\% the size of those from Planck alone, significantly improving the precision of parameter estimation. Furthermore, BINGO constrains the redshift evolution of HI density and delivers competitive measurements of the dark energy equation of state parameters ($$w_0$$, $$w_a$$). Conclusions. These results demonstrate BINGO's potential to extract significant cosmological information from the HI distribution and provide constraints competitive with current and future cosmological surveys.
طول الموجة 21 سنتيمترًا هو "منارة راديوية" طبيعية للهيدروجين. حتى لو كانت سحابة الغاز على بعد مليارات السنين الضوئية منا، يمكن التقاط إشارتها بهوائي راديوي عادي إذا كان حساسًا بما فيه الكفاية.