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    O que ionizou o universo?

    Uma imagem do telescópio espacial Hubble da NASA / ESA da bola de fogo de luz visível que desaparece rapidamente de uma explosão de raios gama (GRB) em uma galáxia distante. Um novo estudo usou os espectros de 140 GRB pós-luminescências para estimar a quantidade de radiação ionizante de estrelas massivas que escapa das galáxias para ionizar o meio intergaláctico, e encontra o resultado surpreendente de que é muito pequeno. Crédito:Andrew Fruchter (STScI) e NASA / ESA

    O gás quente esparsamente distribuído que existe no espaço entre as galáxias, o meio intergaláctico, é ionizado. A questão é, quão? Os astrônomos sabem que uma vez que o universo inicial se expandiu e resfriou o suficiente, hidrogênio (seu principal constituinte) recombinado em átomos neutros. Então, uma vez que estrelas massivas recém-formadas começaram a brilhar na chamada "era de reionização, "sua radiação ultravioleta extrema provavelmente ionizou o gás em processos que continuam até hoje. Uma das etapas principais, Contudo, não é bem compreendido, ou seja, até que ponto a radiação ionizante estelar escapa das galáxias para o IGM. Somente se a fração que escapou foi alta o suficiente durante a era de reionização a luz das estrelas poderia ter feito o trabalho, caso contrário, alguma outra fonte significativa de radiação ionizante é necessária. Isso pode implicar na existência de uma população importante de objetos mais exóticos, como quasares tênues, Estrelas binárias de raios-X, ou talvez até partículas em decomposição / aniquilação.

    Os estudos diretos da luz ultravioleta extrema são difíceis porque o gás neutro a absorve com muita força. Porque o universo está se expandindo, o espectro absorvido cobre cada vez mais o alcance óptico com a distância até que observações ópticas de galáxias cosmologicamente remotas sejam essencialmente impossíveis. O astrônomo do CfA, Edo Berger, juntou-se a uma grande equipe de colegas para estimar a quantidade de gás absorvente, observando os espectros da explosão de raios gama (GRB). GRBs são explosões de radiação muito brilhantes produzidas quando o núcleo de uma estrela massiva entra em colapso. Eles são brilhantes o suficiente para que, quando sua radiação é absorvida em estreitas feições espectrais por gás ao longo da linha de visão, essas características podem ser medidas e usadas para calcular a quantidade de hidrogênio atômico absorvente. Esse número pode então ser convertido diretamente em uma fração de escape para a luz ultravioleta da galáxia associada. Embora uma única observação de um GRB em uma galáxia não forneça uma medida robusta, acredita-se que uma amostra de GRBs seja capaz de fornecer uma medida representativa em todas as linhas de visão de estrelas massivas.

    Os astrônomos mediram cuidadosamente os espectros de 140 GRB pós-luminescências em galáxias que variam em épocas um pouco menos de um bilhão de anos após o big bang. Eles encontram uma fração de escape notavelmente pequena - menos de cerca de 1% dos fótons ionizantes conseguem chegar ao meio intergaláctico. O resultado dramático descobre que as estrelas fornecem apenas uma pequena contribuição para o orçamento de radiação ionizante no universo desde aquele período inicial até hoje, nem mesmo em galáxias que fazem ativamente novas estrelas. Os autores discutem as possíveis razões pelas quais GRBs podem não fornecer uma medida precisa da absorção, embora nenhum seja particularmente convincente. O resultado precisa de confirmação e medidas adicionais, mas sugere que uma séria reconsideração do orçamento ionizante do meio intergaláctico do universo é necessária.


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