«Космический рассвет» нашей Вселенной закончился намного позже, чем мы думали
Десятки миллионов лет наша новорожденная Вселенная была окутана водородом. Постепенно этот обширный туман был разорван светом самых первых звезд на рассвете, который определил форму зарождающегося космоса.
Наличие временной шкалы для этого колоссального сдвига имело бы большое значение для помогает нам понять эволюцию Вселенной, но до сих пор наши лучшие попытки были нечеткими оценками, основанными на данных низкого качества.
Международная группа астрономов во главе с Астрономическим институтом Макса Планка в Германии использовала свет от десятки удаленных объектов, называемых квазарами, чтобы устранить неопределенность, определяя, что последние крупные клочки водородного «тумана» сгорели намного позже, чем мы сначала думали, более чем через миллиард лет после Большого взрыва.
Первые 380 000 годы были статичным шипением субатомных частиц, сгущающихся из охлаждающего вакуума расширяющегося пространства-времени.
Как только температура упала, сформировались атомы водорода – простые структуры, состоящие из одиночных протонов, объединяющихся с одиночными электронами.
p>
Вскоре вся Вселенная была заполнена унчаром атомов, их море качалось взад и вперед в бесконечной тьме.
Там, где толпы нейтральных атомов водорода собирались под непредсказуемым толчком квантовых законов, гравитация взяла верх, стягивая все больше и больше газа в шары. где мог бы вспыхнуть ядерный синтез.
Этот первый восход солнца – начало космического рассвета – залил окружающий водородный туман радиацией, выбивая их электроны из протонов и превращая атомы обратно в ионы, которыми они когда-то были. .
Сколько времени занял этот рассвет, от первых лучей этих ранних звезд до повторной ионизации последних оставшихся карманов первичного водорода, никогда не было ясно.
Исследования, проведенные далее чем 50 лет назад, использовали способ, которым свет от сильно активных ядер галактик (называемых квазарами) поглощался промежуточным газом, плавающим в ближайшей межгалактической среде. Найдите серию квазаров, уходящих вдаль, и вы сможете эффективно увидеть временную шкалу ионизации нейтрального газообразного водорода.
Знать теорию — это одно. С практической точки зрения трудно интерпретировать точную временную шкалу по горстке квазаров. Мало того, что их свет искажается расширением Вселенной, он также проходит через карманы нейтрального водорода, образовавшиеся задолго до космического рассвета.
Чтобы лучше понять это колебание ионизированного водорода по небу , исследователи расширили свою выборку, утроив предыдущее количество высококачественных спектральных данных, проанализировав свет в общей сложности 67 квазаров.
Цель состояла в том, чтобы лучше понять влияние этих новых карманов атомов водорода, что позволяет исследователям лучше идентифицировать более отдаленные вспышки ионизации.
Согласно их собственным данным, последние остатки первоначального водорода попали под лучи звездного света первого поколения примерно через 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва.
«Еще несколько лет назад господствовало мнение, что реионизация завершилась почти на 200 миллионов лет раньше», — говорит астроном Фредерик Дэвис из Астрономического института Макса Планка в Германии.
» Теперь у нас есть самое убедительное свидетельство того, что этот процесс закончился гораздо позже, в космическую эпоху, которую легче наблюдать с помощью наблюдательных средств текущего поколения».
Технология будущего, способная напрямую обнаруживать спектральные линии, испускаемые реионизацией водород должен быть в состоянии уточнить не только то, когда эта эпоха закончилась, но и предоставить важные детали того, как она разворачивалась.
«Этот новый набор данных обеспечивает решающую точку отсчета, по сравнению с которой численное моделирование первого миллиарда лет Вселенной будет проверено на долгие годы», — говорит Дэвис.
Это исследование было опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
