• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Ett universum med oligarker:Era av återjonisering troligen arbetet för de mest massiva, lysande galaxer

    En Hubble-bild av starburst-galaxen M82. Astronomer har kommit fram till att under det tidiga universum, återjoniseringen av gasen i det intergalaktiska mediet gjordes förmodligen av ultraviolett ljus som sänds ut av stjärnbildningen i mycket massiva starburst-galaxer. Kredit:NASA, ESA och Hubble Heritage Team; STScI/AURA

    Den glest fördelade heta gasen som idag finns mellan galaxer, det intergalaktiska mediet (IGM), är joniserad. Det tidiga universum började varmt, men sedan expanderade den snabbt och svalnade och tillät dess huvudbeståndsdel, väte, att kombinera för att bilda neutrala atomer. När och hur återjoniserades dessa neutrala atomer för att bilda den IGM vi ser idag? Astronomer tror att ultraviolett strålning som sänds ut av massiva unga stjärnor gjorde detta när stjärnor började bildas och lysa under den kosmiska eran uppkallad efter denna aktivitet, "återjoniseringens era".

    Ett av nyckelstegen i återjoniseringen av IGM är den ultravioletta strålningens flykt från galaxer in i IGM, men detta är inte väl förstått. Astronomer vet bara att det skulle ha behövt vara effektivt, för bara om andelen som flyr ut var tillräckligt hög kunde stjärnljuset ha gjort jobbet. Stjärnbildande galaxer, dock, är rika på tät molekylär gas och damm, och att damm också absorberar mycket av UV-strålningen. Det tyder på att någon annan betydande källa till joniserande strålning krävs, och spekulationer har inkluderat den möjliga existensen av exotiska föremål som svaga kvasarer, röntgenbinära stjärnor, eller kanske till och med ruttnande/förintande partiklar. Det finns, dock, få bevis hittills på att någon av dessa är tillräckligt riklig eller kapabel att göra jobbet.

    CfA astronomer Rohan Naidu, Sandro Tacchella, Charlotte Mason, Sownak Bose, och Charlie Conroy ledde ett försök att bättre uppskatta den mest osäkra parametern i detta pussel (och den som är svårast att mäta direkt):flyktfraktionen av joniserande fotoner. De jämför mätningar och modeller av de två andra inblandade nyckelprocesserna, stjärnbildningshastigheten i galaxer och antalet producerade UV-fotoner. De tillämpar dessa för att begränsa vad flyktfraktionen skulle ha varit för att göra modelleringen konsekvent. Mätningarna är okontroversiella, men modellerna skiljer sig åt och forskarna valde från två typer:de där flyktfraktionen är konstant under återjoniseringens epok och de där den beror på stjärnbildningshastigheten.

    Astronomerna kommer fram till flera viktiga slutsatser. Flyktfraktionen (åtminstone för ljusa galaxer) måste vara cirka 20 % i det tidiga universum, ungefär dubbelt så mycket som tidigare erhållits. De hävdar att detta kan hända eftersom koncentrerade regioner av stjärnbildning kan blåsa kanaler genom vilka UV-ljuset flyr. Med hjälp av kosmologiska simuleringar, de finner också att på bara trehundra miljoner år går det unga universum från att vara 90 % neutral gas till att bara vara 10 % neutral. Inte minst, de drar slutsatsen att det mesta av återjoniseringen gjordes av ett litet antal av de mest massiva och lysande galaxerna som de kallar "oligarker". Tidigare studier hade föreslagit att det fanns en stor population av svaga galaxer som kunde göra susen, men de nya resultaten håller inte med, dra slutsatsen att en sådan population redan skulle ha upptäckts.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com