早期宇宙中最不透明的部分包含的物质相对较少

2021-09-01 09:00:31

天文学家已经知道,大约120亿年前,深层空气中的天然气在某些区域比现在更不透明,尽管不同区域的不透明度差异很大。但是他们不确定是什么导致了这些变化。为了理解这些差异的原因,加州大学河滨分校的天文学家乔治贝克尔和他的合著者使用夏威夷莫纳克山上的斯巴鲁望远镜在一个巨大的空间区域搜索年轻恒星的星系。他们的结果发表在《天体物理学》杂志上。

众所周知,宇宙中充满了暗物质和气体网络。这个宇宙网络占据了宇宙中的大部分物质,而像我们银河系这样的星系只占一小部分。

今天,星系之间的气体几乎是完全透明的,因为它被紫外线(UV)辐射的能量池保持电离——电子与它们的原子分离。

十几年前,天文学家注意到,在遥远的过去,大约125亿年前,深层空气中的气体不仅对紫外线非常不透明,而且其透明度因地而异,这使得大多数发出的光变得模糊不清。穿过遥远的星系。

几年前,贝克尔博士和他的同事发现,这些不透明度差异如此之大,以至于气体本身的量,或者更有可能是浸入其中的辐射,在不同的地方必须发生巨大的变化。

“今天,我们生活在一个相当同质的宇宙中。如果你往任何方向看,平均来说,星系中的气体量大致相同,所谓的星系间气体与星系间气体相似,”贝克尔博士说。

“然而,在那个早期阶段,深层空气中的气体看起来与宇宙中的一个区域非常不同。”

为了找出这些差异的原因,天文学家求助于斯巴鲁望远镜,这是世界上最大的望远镜之一。

利用他们强大的照相机,他们在大约3亿光年以外的广阔区域搜索星系,他们知道星系间的气体非常不透明。

对于宇宙网来说,更多的不透明度通常意味着更多的气体,所以更多的星系。但研究小组发现,该地区包含的星系比预期的要少得多——这是星光无法穿过的明确证据。缺乏星系可能是该地区如此不透明的原因。

“造成星系短缺的原因不是不透明。相反,这是另一种方式,”加州大学洛杉矶分校教授史蒂文芙兰内托说,他是这项研究的合著者。

研究人员得出结论,因为来自星系的紫外线使深层空气中的气体保持透明,附近的星系可能会使其更加模糊。

“通常附近有多少星系并不重要;将气体留在深空的透明紫外线通常来自遥远的星系。无论如何,这在宇宙的大部分历史中都是真实的,”贝克尔博士说。

“在这个非常早期的时候,紫外线似乎不能走得很远,所以宇宙中几乎没有星系的宇宙看起来比周围有许多星系的宇宙要暗。”

这一发现可能最终揭示宇宙历史的另一个阶段。

在大爆炸后的最初十亿年里,来自第一个星系的紫外线充满了宇宙,并永久地改变了深空中的天然气。

天文学家认为,这种情况发生在有许多星系的地区,这意味着贝克尔博士团队推断的星系间辐射的大波动可能是这一不完整过程的遗留物,并可以提供关于它是如何以及何时发生的线索。

贝克尔博士说:“我们仍然不知道第一批星系是何时形成的,以及它们是如何改变周围环境的。”

“通过研究星系和深层空气中的天然气,我们希望更深入地了解这个星际生态系统是如何在早期宇宙中形成的。”

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