Google

Translate blog

Visar inlägg med etikett jonisering. Visa alla inlägg
Visar inlägg med etikett jonisering. Visa alla inlägg

söndag 12 mars 2023

Det tidiga joniserade universums epok

 


Astronomer har fastställt att så kallade "läckande" galaxer kan ha utlöst den sista stora transformationsepoken i universum. Det som joniserade den neutrala interstellära gasen. Jonisering innebär att en eller flera elektroner i en atom tas bort så att atomen får en positiv laddning.

För miljarder år sedan var universum mycket mindre och mycket varmare än idag. Det var litet och varmt och i ett tillstånd av plasma, där elektroner var separerade från atomkärnor. Men då universum var ungefär 380000 år gammalt svalnade det till en temperatur som möjliggjorde att elektroner kunde rekombineras till atomkärnor och bilda en soppa av neutrala atomer.

Observationer av dagens universum visar att all materia i universum i dag består till nära 100 % av som vi vet neutrala atomer (i annat fall hade universum bestått av antimateria positiva atomer). Istället för att återjoniseras till ett plasma av positiva atomer förblev atomerna vid återjoniseringen neutrala atomer.   Astronomer kallar denna händelse epoken för återjonisering och misstänker att det hände inom de första hundra miljoner åren efter Big Bang. Men de är inte säkra på hur detta transformerande skedde.

En av de stora debatterna i modern kosmologi är källan till återjonisering. En hypotes är att kvasarer är svaret. Kvasarer är de ultraljusa kärnor som omger supermassiva svarta hål som pumpar ut enorma mängder högenergistrålning. Denna strålning  översvämmar universum och omvandlar universum från neutralt till joniserat men fortsatt neutralt uppbyggt universum med de atomer allt vi vet är uppbyggt av. Men problemet med denna hypotes är att kvasarer är relativt sällsynta och därför har svårt att täcka universums volym. 

Men vissa forskare anser att kvasarer var mycket vanliga under universums första tid. Man misstog dessa först som för tidiga galaxer. Men dessa röda punkter som man antar är kvasarer och upptäcktes av  Webbteleskopet kanske likväl inte räcker till för återjoniseringen. Dock ska vi ha i minnet att universum var mindre då än nu i volym.

En annan hypotes är att unga galaxer rika på stjärnbildning är ansvariga. I detta scenario är processen jonisering av den neutrala gasen mer spridd över hela universum. Varje enskild galax kan bara jonisera gasen i sin närhet, men eftersom det finns så många galaxer är det möjligt att återjonisera hela universum. Men det enda sättet att göra detta är om tillräckligt med högenergistrålning läcker ut ur galaxer och in i det omgivande mediet.

Kanske man ska ta hänsyn till att varje galax har ett svart hål som i tidens början kan ha varit en kvasar istället.

Ett team av astronomer har använt James Webb Space Telescope för att undersöka denna hypotes (obs kursiv text är mina funderingar). Astronomer kan inte studera strålningen som kommer ut från galaxerna direkt eftersom den strålningen absorberas av miljarder ljusår av materia mellan oss och dessa galaxer. Så istället fick de leta efter andra ledtrådar. Med hjälp av James Webbs förmåga att studera avlägsna galaxer kunde de mäta hur kompakta galaxerna såg ut och hur rik på stjärnbildning de var. De kunde sedan jämföra dessa galaxer med liknande galaxer i dagens universum för att skapa en uppskattning av mängden strålning som läckte ut från dem.

De uppskattar att galaxerna i det tidiga universum i genomsnitt läckte ungefär 12 % av sina tillgängliga högenergifotoner. Detta är precis tillräckligt för att potentiellt återjonisera kosmos på relativt kort tid.

Om denna teori stämmer i verkligheten får vi kanske veta i framtiden. Teoretiskt stämmer den bra.

Studien publiceras i tidskriften Astronomy & Astrophysics. Inlägget ovan är en diskussion och beskrivning av mig som utgår från en artikel i https://phys.org/ av  Paul M. Sutter, Universe Today.

Bild vikimedia Universums utveckling från bigbang till nutid.