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宇宙学

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‘Green-pea’星系可能已开始普遍电离

热门广告连播:“绿豌豆”星系J0925 + 1403的图片

新生的矮星系活跃形成恒星,这很可能是宇宙在大爆炸之后几亿年重新电离的原因。这是一个国际天文学家小组的发现,该小组从一个紧凑的星系中检测到了光子,该光子具有足以使中性氢离子化的能量。研究人员’这一发现增进了我们对宇宙后第一代星系如何使中性气体电离的理解“dark ages”.

今天最重要’宇宙位于星系之间存在的大量弥散性气体中,被称为星际介质(IGM)。这种气体主要由氢组成,在整个宇宙的历史中,尤其是在其婴儿期,它已经改变了相态。早期的宇宙是如此炽热和密集,以至于质子和电子无法结合形成中性氢,而中性氢被电离了。但是随着宇宙的膨胀,它逐渐冷却,大约38万 大爆炸发生数年后,中性原子开始形成,空间变得对光透明。

通用相移

在接下来的几亿年里,天然气保持中性–天文学家看不见的黑暗时代,因为气体中的原子吸收了大多数短波长的光。这一时期一直持续到一些非常稠密的区域由于重力而开始坍塌。这些在中性介质中形成的致密结构最终提供了将宇宙中所有中性氢离子化的高能辐射。这个“电离时代” was the universe’最终的主要相变,并触发了我们今天看到的块状结构化宇宙。

研究人员知道,电离过程逐渐发生在大约400 大爆炸发生一百万年后,我们仍然不知道是什么原因导致了它的发生。当前模型表明,当时根本没有足够的星系提供辐射以引起普遍的相变。另一个障碍是光子和辐射必须逃离星系才能使IGM电离。但是,形成恒星的星系会充满中性氢,以至于它们会吸收许多电离的光子,这意味着即使对于产生大量辐射的星系,也只有极少数会逃脱其控制。

黑暗中的明亮火花

尽管来自电离时代的光子今天将永远无法到达’s的望远镜,可能有可能从宇宙约20亿的近距离星系中检测到类似的光子– not 400 million –岁。但是要检测甚至是这种辐射也是具有挑战性的,因为它通常被我们视线内其他星系的光掩盖。同样,如果这些近距离星系与早期星系不同,则很难解决。

20后 多年的努力,现在由 特林·图恩 来自美国弗吉尼亚大学。研究人员首次观察到附近的矮星系向IGM发射了许多电离光子。名为J0925 + 1403,它是“green-pea galaxy” –一种新近发现的稀有星系,对光传感器呈绿色,圆形且紧凑,像豌豆。这些紧凑的星系被认为是活跃产生的恒星,并且可以进行大规模的恒星爆炸或强风,足以发射出电离的光子。

使用来自 斯隆数字天空调查研究人员确定了大约5000 紧密的星系发出非常强烈的紫外线辐射,最终选择了五个星系进行进一步观察。研究人员使用哈勃太空望远镜(HST)上的紫外线光谱仪对J0925 + 1403进行了研究,发现它是理想的候选者– the galaxy’的发射线表明其周围的气体异常地高度电离。

完美豌豆

“这个星系似乎是许多矮星系的极佳本地相似物,这些星系被认为是导致早期宇宙电离的原因,”顺安说。研究小组发现,距地球约30亿光年的J0925 + 1403正在发射电离光子,其强度前所未有–大约8%,而1–通常看到3%的人逃脱了附近的其他星系。逃离银河系的总辐射足以使几乎40的IGM气体电离 比银河系大倍’恒星质量本身。

团队’这项发现表明,这些矮星系可能在宇宙离子化中起了关键作用。但是,需要做更多的工作来完全了解早期宇宙发生的事情。当前的研究只研究了一个星系,而为了开始电离时代,将需要大量的星系。

和之前一样?

自然新闻与观点,天文学家 黎明厄布 来自美国威斯康星州密尔沃基大学的研究人员指出,这也是未知的。“这个星系是否类似于使宇宙离子化的星系;它的体积小,高电离态和相对比氦重的元素富集程度相对较低,通常与此类物体的预期特性相符,但最早的星系均未测量到这些特性。”。她补充说,团队’s observation “强调需要进行其他更大的研究”进一步了解当今以及早期的星系中的电离辐射。

但是,顺安对进展感到乐观。“当我们使用哈勃望远镜进行其他观察时,我们希望对光子从此类星系中的发射方式以及特定的星系类型推动宇宙电离产生更好的了解,”他说。 Thuan补充说,这些观察结果是更好的观察结果的先兆,这些观察结果可以在 詹姆斯·韦伯太空望远镜 于2018年推出。

该作品发表在 性质.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者