آیا کهکشان‌ها کیهان را یونیزه کردند؟

آیا کهکشان‌ها کیهان را یونیزه کردند؟

دوران بازیونش کیهان، حدود چند صد سال پس از مهبانگ است که در طی آن هیدوژن تشکیل‌دهنده‌ی کیهان تقریبا کاملا یونیزه می‌شود. عوامل مسبب این فرآیند هنوز کاملا مشخص نیستند. دو کاندیدای اصلی، کهکشان‌های فعال و هسته‌های فعال کهکشانی هستند. تصور می‌شود که تابش پرانژری و یونیزه‌کننده از یکی از این دو موجب یونیزه‌شدن هیدروژن‌های خنثی در محیط میان‌کهکشانی در اطراف کهکشان‌ها شده است. اما اینکه کدام یک از این دو عاملِ اصلی بازیونش هستند هنوز به قطعیت مشخص نیست. در این مقاله سعی شده است که به این سوال پاسخ داده شود که آیا از کهکشان‌های ستاره‌زا در آن دوران به اندازه‌ی کافی فوتون‌های پرانرژی به بیرون نشت پیدا کرده است که محیط میان‌کهکشانی را یونیزه کنند یا خیر؟

شکل ۱: این دو عکس ترکیب تصویر حدود ۴۰ کهکشان در طول‌موج حدود ۸۰۰ آنگستروم (در دستگاه کهکشان) است. همان‌طور که می‌بینید سیگنالی از فوتون‌های یونیزه‌کننده‌ آشکار نشده است. خط قرمز در پایین تصاویر یک ثانیه‌ی‌ قوسی را نشان می‌دهد.

شکل ۱: این دو عکس ترکیب تصویر حدود ۴۰ کهکشان در طول‌موج حدود ۸۰۰ آنگستروم (در دستگاه کهکشان) است. همان‌طور که می‌بینید سیگنالی از فوتون‌های یونیزه‌کننده‌ آشکار نشده است. خط قرمز در پایین تصاویر یک ثانیه‌ی‌ قوسی را نشان می‌دهد.

رصد مستقیم فوتون‌های یونیزه‌کننده (فوتون‌هایی با انرژی بیش از انرژی یونیزه کردن هیدروژن، ۱۳.۶ الکترون‌ولت) در آن دوران (انتقال‌به‌سرخ بیشتر از ۶) غیر ممکن است، چرا که هیدروژن خنثی در محیط میان کهکشانی همه این فوتون‌ها را جذب کرده است. بنابراین روش جایگزین رصد کهکشان‌های مشابه در انتقال‌به‌سرخ‌های نزدیک است، جایی که فوتون‌های یونیزه‌کننده بدون جذب‌شدن توسط هیدروژن خنثی (چون هیدروژن خنثی‌ای دیگر وجود ندارد) به ما می‌رسند. رصدهای اخیر نشان داده‌اند که در این کهکشان‌ها نسبت روشنایی خط هیدروژن ۳ بار یونیزه (O3) به هیدروژن ۲ بار یونیزه (O2) از کهکشان‌های عادی بیشتر است. به این علت، تابش شدید هیدروژن ۳ به هیدروژن ۲ (O3/O2) از نشانه‌های اصلی برای یافتن کاندیداهای نشت فوتون‌های پرانرژی است. این مقاله به طور خاص به این موضوع می‌نگرد که آیا واقعا این‌ کهکشان‌ها کاندیداهای مناسبی برای بازیونش کیهان هستند یا خیر.

مؤلفان از داده‌های آرشیوی تلسکوپ هابل کهکشان‌هایی که تابش هیدروژن یونیزه دارند و در انتقال‌به‌سرخ حدود ۲.۵ هستند را انتخاب کرده‌اند. آن‌ها در هیچ‌یک از این کهکشان‌ها تابش فوتون‌های یونیزه‌کننده (حدود ۸۰۰-۹۰۰ آنگستروم در دستگاه کهکشان) نتوانستند آشکار کنند. در ادامه، آن‌ها تصاویر همه‌ی کهکشان‌هایی را که تابش قوی اکسیژن یونیزه داشتند با هم ترکیب کردند اما باز هم تابش فوتون‌های یونیزه‌کننده‌ی قوی‌ای نیافتند (شکل ۱) و تخمینی برای حد بالای این تابش زدند. این تخمین احتمال اینکه کهکشان‌ها عامل بازیونش باشند را کاملا رد نمی‌کند اما ممکن است تابش زیاد اکسیژن یونیزه و ستاره‌زایی بالا نشانه‌های خوبی برای نشت فوتون‌های یونیزه‌کننده از کهکشان‌ها نباشند. از طرف دیگر، کهکشان‌های با تابش بالای O3/O2 در انتقال‌به‌سرخ ۲ بسیار کم هستند و اگر این کهکشان‌ها بخواهند عامل بازیونش باشند باید در انتقال‌به‌سرخ‌های بالا تعدادشان بیشتر باشد. چنین کهکشان‌هایی از هدف‌های اصلی تلسکوپ جیمز وب در آینده خواهند بود.

عنوان اصلی مقاله: The Lyman Continuum escape fraction of emission line-selected z~2.5 galaxies is less than 15%
نویسندگان: Michael J. Rutkowski, Claudia Scarlata, Alaina Henry, et al
این مقاله برای چاپ در نشریه ApJ Letters پذیرفته شده است.
لینک مقاله‌ی اصلی: https://arxiv.org/abs/1705.06355v1
گردآوری: آیرین شیوایی

دسته‌ها: مقالات روز

درباره نویسنده

آیرین شیوایی

پژوهشگر پَسادکترا در زمینه‌ی نجوم رصدی کهکشان‌ها و عضو تیم علمی ابزار فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز وب در دانشگاه آریزونا است. او در سال ۲۰۱۷ دکترای فیزیک خود را از دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید، در زمینه‌ی تحول کهکشان‌های جوان عالم از طریق بررسی غبار میان‌ستاره‌ای و ستاره‌زایی آن‌ها، دریافت کرد. او برای مطالعه و بررسی این کهکشان‌ها، که حدود ۱۰ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارند، از داده‌های تلسکوپ‌های زمینی کک و تلسکوپ‌های فضایی هابل و اِسپیتزر استفاده می‌کند.

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.
بخش‌های لازم مشخص شده‌اند*