Ein Universum mit Oligarchen: Ära der Reionisation wahrscheinlich das Werk der massereichsten, leuchtendsten Galaxien

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Das spärlich verteilte heiße Gas, das heute zwischen Galaxien gefunden wird, das intergalaktische Medium (IGM), ist ionisiert.

Das frühe Universum begann heiß, aber dann dehnte es sich rasch aus und kühlte ab, so dass sein Hauptbestandteil, Wasserstoff, sich zu neutralen Atomen verbinden konnte.

Wann und wie wurden diese neutralen Atome reionisiert, um das IGM zu bilden, das wir heute sehen? Astronomen glauben, dass die von massereichen jungen Sternen ausgesandte ultraviolette Strahlung diese Arbeit geleistet hat, nachdem die Sterne während der nach dieser Aktivität benannten kosmischen Ära, der “Ära der Reionisation”, zu entstehen und zu leuchten begannen.Einer der Schlüsselschritte bei der Reionisierung des IGM ist das Entweichen der ultravioletten Strahlung aus Galaxien in das IGM, aber das ist noch nicht gut verstanden.

Die Astronomen wissen nur, dass es effizient hätte sein müssen, denn nur wenn der austretende Anteil hoch genug gewesen wäre, hätte das Sternenlicht die Aufgabe erfüllen können.

Sternentstehende Galaxien sind jedoch reich an dichtem molekularem Gas und Staub, und dieser Staub absorbiert auch einen Großteil der UV-Strahlung.

Das deutet darauf hin, dass eine andere bedeutende Quelle ionisierender Strahlung erforderlich ist, und es wurde über die mögliche Existenz exotischer Objekte wie schwacher Quasare, Röntgendoppelsterne oder vielleicht sogar zerfallender/annihilisierender Teilchen spekuliert.

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Bislang gibt es jedoch kaum Anzeichen dafür, dass diese im Überfluss vorhanden oder in der Lage sind, die Aufgabe zu erfüllen.Die CfA-Astronomen Rohan Naidu, Sandro Tacchella, Charlotte Mason, Sownak Bose und Charlie Conroy führten die Bemühungen an, den unsichersten Parameter in diesem Rätsel (und den am schwierigsten direkt zu messenden) besser abzuschätzen: den Fluchtanteil ionisierender Photonen.

Sie vergleichen Messungen und Modelle der beiden anderen beteiligten Schlüsselprozesse, der Sternentstehungsrate in Galaxien und der Anzahl der erzeugten UV-Photonen.

Sie wenden diese an, um einzuschränken, wie hoch der Fluchtanteil hätte sein müssen, um die Modellierung konsistent zu machen.

Die Messungen sind unumstritten, aber die Modelle unterscheiden sich und die Wissenschaftler wählten aus zwei Typen aus: die in….

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