A calha de Gunn-Peterson é uma característica significativa no estudo do meio intergaláctico (IGM) e do universo inicial, pois fornece fortes evidências para a existência de um hidrogênio neutro (HI) preenchendo o espaço entre galáxias durante um período crucial conhecido como a época da reionização .

Aqui está como funciona:

1. O princípio básico:

* Quasars: Os quasares são objetos extremamente brilhantes e distantes alimentados por buracos negros supermassivos nos centros de galáxias. Eles emitem luz em uma ampla gama de comprimentos de onda.
* absorção de hidrogênio: Os átomos de hidrogênio neutro absorvem a luz em um comprimento de onda específico chamado linha Lyman-Alpha.
* Gunn-Peterson Efeito: Quando observamos a luz de um quasar distante através do IgM, esperamos ver um "calha" ou um mergulho no espectro no comprimento de onda de Lyman-alfa, indicando absorção pelo hidrogênio neutro intermediário.

2. A importância da calha de Gunn-Peterson:

* Evidência para um IGM neutro: A presença da calha de Gunn-Peterson sugere fortemente que o IgM foi preenchido com hidrogênio neutro durante o universo inicial. Isso é crucial porque apóia a idéia de que o universo era opaco para iluminar neste momento.
* Determinando o desvio para o vermelho da reionização: Ao medir a profundidade e a extensão da calha de Gunn-Peterson, podemos determinar o desvio para o vermelho (e, portanto, o tempo) quando o universo passou de ser neutro para ionizado. Isso é chamado de época da reionização (EOR).
* sondando o universo inicial: A calha de Gunn-Peterson nos permite estudar as propriedades do IGM durante este período crítico:
* densidade : A profundidade da calha está relacionada à densidade de hidrogênio neutro.
* Temperatura: A largura da calha pode ser usada para estimar a temperatura do IgM.
* Estrutura: Variações na calha podem revelar a presença de estruturas em larga escala, como filamentos e vazios.

3. Observações e desafios:

* Observações iniciais: As primeiras observações da calha de Gunn-Peterson foram feitas na década de 1960, mas o sinal era muito fraco devido a limitações nos telescópios e sensibilidade.
* Observações modernas: Telescópios modernos, como o telescópio espacial Hubble e os telescópios terrestres equipados com espectrógrafos avançados, nos permitiram detectar e estudar a calha de Gunn-Peterson com precisão muito maior.
* Desafios: A calha de Gunn-Peterson geralmente é muito fraca, especialmente em desvios para o vermelho. Isso torna difícil detectar e estudar, particularmente na presença de outras características de absorção de galáxias intermediárias.

Em conclusão, a calha de Gunn-Peterson é uma ferramenta poderosa para o estudo do universo inicial, particularmente a época da reionização. Ao observar a absorção da luz de Lyman-alfa dos quasares por hidrogênio neutro no IgM, obtemos informações valiosas sobre a evolução do universo, as propriedades do IgM e a transição de um estado neutro para um estado ionizado.