Реликтовое излучение — это послесвечение Большого взрыва, которое мы видим на миллиметровых волнах. Но у него есть и длинноволновый хвост, уходящий в радиодиапазон. На волнах длиннее 21 сантиметра этот свет начинает поглощаться нейтральным водородом, разбросанным в далёком космосе. Водород работает как полупрозрачное стекло: часть фотонов застревает в нём, и карта неба на этих частотах становится чуть более гладкой, чем ожидалось.

Эффект зависит от двух вещей: насколько газ горячий (его спиновая температура) и много ли там нейтральных атомов, а не ионизованных. Чем холоднее водород, тем сильнее он поглощает. Пик поглощения приходится на частоты около 100 мегагерц — это соответствует эпохе «тёмных веков», когда ещё не зажглись первые звёзды. Доля поглощённого света может достигать нескольких процентов.

Прямой приём такого слабого радиосигнала — задача на грани возможностей. Но авторы работы предлагают обходной путь: сравнить радиокарты с уже точными картами реликтового излучения на миллиметровых волнах. Если на радиокарте видно небольшое сглаживание, а на миллиметровой — нет, значит, водород действительно поглощает. Такой перекрёстный анализ может оказаться проще, чем ловить собственное свечение водорода.

Такой подход даёт новый способ измерить отношение доли нейтрального водорода к его спиновой температуре в разные эпохи. Это важно для понимания, как нагревался газ в ранней Вселенной и когда зажглись первые звёзды. По сути, мы получаем градусник и счётчик атомов для времён, когда Вселенная была тёмной и холодной.