Bild wikipedia Schematisk tidslinje över universum, som skildrar rejoniseringens plats i kosmisk historia.
Rejonisering (återjoniseringen) den process som fick elektriskt neutrala atomer i det ursprungliga universum att rejoniseras efter att ogenomsikten upphört (då universum vid sin första tid var omöjligt att se igenom allt man såg var ett vätemoln). Att upptäcka och studera rejoniseringsprocessen är utmanande flera vägar har prövats. Denna rejonisering drevs som man antar i dag av bildandet av de första stjärnorna och galaxerna.
Ett internationellt forskarteam med bland annat forskare från University of Michigan har avslöjat överraskande resultat som kan omskriva vår förståelse av en viktig övergång i det tidiga universum (Återjoniseringen).
Inom de första miljarderna år efter Big Bang fylldes universum med en dimma av neutralt väte som var ogenomtränglig för ultraviolett ljus. Idag har dock dimman lättat tack vare en epok som började för cirka 13 miljarder år sedan, känd som rejonisering (återjoniseringen).
Under rejoniseringen kolliderade energirik strålning från galaxer i det tidiga universum med neutralt väte som utgjorde dimman och bröt upp den i laddade, eller joniserade, protoner och elektroner.
"Så småningom, när den joniserade majoriteten av vätet som fyllde det intergalaktiska rummet, var återrejoniseringat blev universum det vi ser idag," beskriver Cody Carr, postdoktoral forskare vid U-M vid astronomiska institutionen. "Vi kallar rejonisering för universums sista stora fasövergång."
Men att identifiera källorna till den joniserande strålningen och förstå hur den undkom tidiga galaxer är en utmaning inom astronomin.
"Vi vet inte exakt vilka objekt som orsakade rejonisering eller hur den utvecklades," beskriver Carr, som ledde och genomförde studien som postdoktoral forskare vid Zhejiang University i Kina innan han började på U-M. "Vi vet att det ägde rum, men vi har inga fullständiga svar på de frågorna."
En ledande teori för vad som möjliggjorde rejonisering var att vindar skapade av supernovor, eller exploderande massiva stjärnor, i tidiga galaxer banade väg för joniserande strålning att undkomma. Nu, däremot, med hjälp av Hubbleteleskopet som har bland annat uppdraget att observera närliggande galaxer, har teamet visat att dessa vindar faktiskt saknades i de galaxer där joniserande strålning skedde..
"I princip är det inte vad vi trodde att dessa galaxer läckte joniserande strålning," enligt Carr.
Teamets resultat, publicerade i tidskriften Nature Astronomy (se nedan) stärker en alternativ teori bakom rejonisering. Denna teori hävdar att aktivitet från unga stjärnor hjälpte strålningen att försvinna innan supernovadetonationer skapade vindar tillräckligt kraftfulla för att omforma galaxer.
"Våra observationer visar att dessa fotoner flyr ut innan galaktiska vindar bildades," beskriver Carr.
Carr och hans kollegor arbetar för att säkra mer tid med Hubbleteleskopet för att samla in mer data som kan hjälpa till att besvara frågorna om hur joniserande strålning undkom galaxer. Och under tiden kan denna observation testas i datorsimuleringar och hjälpea astronomer att bättre förstå rejonisering.
"Supernovor spelar en central roll i kosmologiska hydrodynamiska simuleringar som förklarar hur den joniserande strålning undkommer från galaxer," beskriver Renyue Cen, seniorförfattare till studien samt professor och chef för Center for Cosmology and Computational Astrophysics vid Zhejiang University. "Våra fynd understryker behovet av att undersöka hur strålning och vindar från unga stjärnor formar den omgivande gasen innan de första supernovorna exploderade." OBS förstå skillnaden mellan joniserings och återjoniseringens tid.
Med Hubbleteleskopet observerade teamet närliggande galaxer där stjärnor bildas i astronomisk takt vilka liknar några av de galaxer som tros ha hjälpt till att rejonisera det tidiga universum. Forskarna analyserade spektra från dessa galaxer, mätte vilka våglängder av ljus som undkommer galaxerna och hastigheterna på deras galaktiska vindar.
Gas i dessa vindar absorberar ljus vid specifika våglängder och lämnar dalar i spektra vars positioner och bredder avslöjar hur gasen rör sig. Teamet fann att galaxer med de snabbaste vindarna tillät den liten del joniserande strålning att undkomma.
"Det verkar som att energitillförsel från supernovor har rört om omgivningen och ökat, snarare än minskat, täckningen av neutral gas och damm som hämmar joniserande strålningsutsläpp," beskriver Stephan McCandliss, huvudförfattare till den nya studien och chef för Center for Astrophysical Sciences vid Johns Hopkins University.
Studien inkluderade nästan 30 samarbetspartners från mer än ett dussin institutioner världen över. Sally Oey, professor i astronomi vid U-M, var en av dessa. Ytterligare finansiering för projektet tillhandahölls av Zhejiang University; Zhejiang provinsiella forskningsstödsprogram på högsta nivå; Nationella naturvetenskapliga stiftelsen i Kina; Ministeriet för vetenskap, innovation och universitet i Spanien; Europeiska regionala utvecklingsfonden; och Europeiska unionens forsknings- och innovationsprogram Horizon 2020.
Studien med namnet: Lyman continuum escape during the onset of galactic winds in compact starbursts kan läsas här.
Återjoniseringen är
intressant man frågar sig helt enkelt hur det skedde och varför? För att inte
tala om varför och hur och från vad och i skedde BigBang självt. Allt kan egentligen
besvaras som det var omöjligt att något skedde från och av noll. Utöver det universums accelererande expansion åt alla håll samtidigt i dag. Kan det expanderas utifrån att allt genom gravitation dras allt närmre mot något i tid och rum?
