Международен екип от астрономи открива, че периодът, наречен „тъмните векове“ от ранната Вселена, е продължил до 1,1 милиарда години след Големия взрив, с около 200 милиона години по-късно, отколкото се смяташе преди.
Вселената е преминала през различни фази от своето начало до сегашното си състояние. През първите 380 000 години след Големия взрив (който се случва преди 13,8 милиарда години) тя е била гореща и плътна йонизирана плазма. След този период, когато температурата във Вселената пада до 3000K, заради непрекъснатото разширение става достатъчно „хладно“, което позволява на електроните и атомните ядра (протони и неутрони) да се комбинират в неутрални водородни атоми. Фотоните (светлинните частици) са били в състояние да се движат свободно от този момент нататък и този момент е маркиран като космическо микровълново фоново лъчение (на английски: CMB).
Но точно тогава започват „тъмните векове“, просто защото все още е нямало звезди, които да дават светлина. С появата на първите звезди и галактики приблизително 100 милиона години по-късно този газ постепенно отново се йонизира от ултравиолетовото (UV) лъчение на звездите. Този процес отделя електроните от протоните, оставяйки ги като свободни частици. Тази ера е известна като „космическа зора“ или както я наричат космолозите „епоха на рейонизация“. Днес целият водород, разпределен между галактиките, междугалактическият газ, е напълно йонизиран.
Остава въпросът е кога точно са свършили тези „тъмни векове“, тъй като йонизацията на газа е станала много постепенно, докато се достигне т. нар. „край на рейонизацията“ (EoR).
По-рано бе изчислено, че EoR е достигнат някъде около 900 милиона години след Големия взрив.
От Земята винаги гледаме в миналото на космоса. Светлината от далечните квазари от ранната Вселена преминава през вече частично йонизирания газ от епохата на рейонизация около ранните галактики. Неутралният водороден газ между галактиките произвежда признаци на абсорбция. Поради разширяването на Вселената, абсорбционните линии изглеждат различно червено изместени от UV диапазона. Кредит: Графичен отдел на MPIA
Но екипът астрономи, ръководен от Сара Босман (Sarah Bosman) от Института по астрономия към "Макс Планк" (MPIA), показва чрез изследвания върху квазарите, че краят на рейонизацията е достигнат едва след 1,1 милиарда години.
Използвайки спектрографа X-shooter в комплекса от телескопи VLT на Европейската южна обсерватория (ESO) в Чили, астрономите наблюдават светлината от 67 далечни квазара със силно активна свръхмасивна черна дупка в ядрото си. Те обръщат особено внимание на абсорбционната линия на водородния газ, която се намира при дължина на вълната от 121,6 нанометра, обикновено линия в ултравиолетовите, но поради разширяването на Вселената линията се е преместила в инфрачервената част на спектъра.
Светлината от квазарите премина през няколко облака, пълни с водород по пътя си към Земята и астрономите успяват да измерят съотношението на неутрален и йонизиран водороден газ във всеки облак - това, че е неутрален означава, че газът все още е във фазата на тъмните векове, а йонизираният газ вече е в зората на Вселената.
Въз основа на всичко това става възможно да се определи, че тъмните векове са продължили 200 милиона години по-дълго, отколкото се смяташе преди, и че е имало пълен край на рейонизацията едва след 1,1 милиарда години след Големия взрив.
Справка: Hydrogen reionisation ends by z=5.3: Lyman-α optical depth measured by the XQR-30 sample
Sarah E. I. Bosman, Frederick B. Davies, George D. Becker, Laura C. Keating, Rebecca L. Davies, Yongda Zhu, Anna-Christina Eilers, Valentina D'Odorico, Fuyan Bian, Manuela Bischetti, Stefano V. Cristiani, Xiaohui Fan, Emanuele P. Farina, Martin G. Haehnelt, Joseph F. Hennawi, Girish Kulkarni, Andrei Mesinger, Romain A. Meyer, Masafusa Onoue, Andrea Pallottini, Yuxiang Qin, Emma Ryan-Weber, Jan-Torge Schindler, Fabian Walter, Feige Wang, Jinyi Yang
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 514, Issue 1, 55 (2022)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2108.03699, https://arxiv.org/abs/2108.03699
Източник: The end of the cosmic dawn, MPIA .
Още по темата
Космос
Черна дупка, милион пъти по-ярка от нашето слънце, предлага потенциална следа от рейонизацията на Вселената
Космос
"Да бъде светлина": В търсене на първите звезди във Вселената (видео)
Космос
Кратка биография на Вселената
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари