宇宙诞生后,是什么让宇宙“再电离”?

2019-05-28 作者:科学研究   |   浏览(84)

存在于星系间空间稀疏分布的热气体,即星系间介质,被电离了。问题是,怎么做到的?天文学家知道,一旦早期宇宙膨胀并足够冷却,氢就会重新组合成中性原子。然后新形成的大质量恒星开始在所谓的“再电离”发光,其极紫外辐射可能电离了气体,这个过程一直持续到今天。然而,其中一个关键步骤,即恒星电离辐射从星系逃逸到IGM的程度,还没有得到很好的理解。

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博科园-科学科普:只有当在再电离时代逃逸的部分足够高时,星光才能完成这项工作,否则就需要其他一些重要的电离辐射源。这可能意味着存在大量更奇异的天体,比如微弱的类星体、x射线双星,或者甚至是衰变/湮灭的粒子。直接研究极紫外光是困难的,因为中性气体吸收极紫外光非常强。由于宇宙在膨胀,吸收的光谱覆盖了越来越多的光学范围和距离,光学观测宇宙遥远星系基本上是不可能的。CfA天文学家埃多·伯杰(Edo Berger)加入了一个庞大的团队,通过观察伽马射线爆发的余辉光谱,估算吸收气体的量。

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美国宇航局/欧洲航天局哈勃太空望远镜拍摄到的一幅图像,显示了一个遥远星系中伽马暴产生的可见光火球正在迅速消退。一项新研究使用了140 GRB余辉的光谱来估计,从星系中逃逸出来的大质量恒星电离辐射量来电离星系间介质,并发现了一个令人惊讶的结果,那就是它非常小。图片:Andrew Fruchter and NASA/ESA

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grb是大质量恒星核心坍缩时产生的非常明亮辐射爆发。它们足够明亮,当它们的辐射被沿视线气体以窄带光谱特征吸收时,这些特征可以被测量出来,并用来计算吸收氢原子的量。然后,这个数字可以直接转化为相关星系紫外线的逃逸分数。虽然在一个星系中对GRB的单一观测并不能提供一个可靠的测量方法,但是GRB样本被认为能够提供对所有大质量恒星视线的代表性测量方法。天文学家仔细地测量了140个GRB的光谱,这些GRB是在宇宙大爆炸后不到10亿年星系中发出的。

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jin2055金沙网站,发现一个非常小的逃逸部分——不到1%的电离光子进入星系间介质。这个引人注目的结果发现,从早期到今天,恒星对宇宙电离辐射的贡献很小,即使是在活跃地产生新恒星的星系中也是如此。作者讨论了为什么grb不能提供一个精确的吸收测量方法的可能原因,尽管没有一个特别令人信服。这一结果需要得到证实和进一步测量,但这表明需要认真重新考虑宇宙星系间介质的电离。

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博科园-科学科普|研究/来自: 哈佛史密森尼天体物理中心

参考期刊文献:《皇家天文学会月报》

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