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一个有寡头的宇宙:再电藤?}舞离时代可能是最大质量、最明亮的星系的工作

天文学与空间 2021-11-22 00:00:33

哈佛-史密森纳天体物理中心 哈勃拍摄的恒星暴增星系M82

天文学家已经得出结论,在宇宙早期,星系间介质中气体的再电离可能是由非常大质量的恒星爆发星系中恒星形成发出的紫外光造成的

信用:NASA、欧空局、哈勃遗产团队;STScI/AURA 今天在星系之间发现的稀疏分布的热气,即星系间介质(IGM),被电离了

早期的宇宙开始是热的,但随后迅速膨胀并冷却,使其主要成分氢结合形成中性原子

这些中性原子是何时以及如何重新电离成我们今天看到的IGM的?天文学家认为,在以这一活动命名的宇宙时代,即“再电离时代”,恒星开始形成并发光时,大质量年轻恒星发出的紫外线辐射起到了这一作用

" IGM再电离的关键步骤之一是紫外线辐射从星系逃逸到IGM,但这还没有被很好地理解

天文学家只知道它必须是有效的,因为只有逃逸的部分足够高,星光才能完成这项工作

然而,恒星形成星系富含稠密的分子气体和尘埃,而这些尘埃也吸收了大量的紫外线辐射

这表明还需要其他一些重要的电离辐射源,推测包括可能存在的奇异物体,如微弱的类星体、x光双星,甚至可能存在衰变/湮灭粒子

然而,到目前为止,几乎没有证据表明其中任何一个足够丰富或有能力完成这项工作

CfA的天文学家罗汉·奈杜、桑德罗·塔切拉、夏洛特·梅森、索纳克·博斯和查理·康罗伊领导了一项工作,以更好地估计这个难题中最不确定的参数(也是最难直接测量的参数):电离光子的逃逸分数

他们比较了所涉及的另外两个关键过程的测量和模型,星系中的恒星形成率和产生的紫外线光子数量

他们应用这些来约束逃逸分数,以使建模一致

测量结果没有争议,但是模型不同,科学家从两种类型中进行选择:一种是逃逸率在再电离时期是恒定的,另一种是逃逸率取决于恒星形成速率

天文学家得出了几个重要的结论

逃逸率(至少对明亮的星系而言)在早期宇宙中需要大约20%,大约是以前获得的两倍

他们认为这可能发生,因为恒星形成的集中区域可以吹动紫外线逃逸的通道

利用宇宙学模拟,他们还发现在仅仅三亿年的时间里,年轻的宇宙从90%的中性气体变成了10%的中性气体

同样重要的是,他们得出结论,大部分再电离是由少数最大最亮的星系完成的,他们称之为“寡头”

“以前的研究表明,有大量的微弱星系可以做到这一点,但新的结果不同意,结论是这样一个群体已经被探测到了

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