💠چه اجرامی کیهان را یونیزه کرده اند؟

@Physics3p

🔺تصور می‌شود که زمانی بین ۲۰۰ تا ۶۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ (انتقال‌به‌سرخ ۲۰ تا ۱۰) نخستین اجرام در هاله‌های ماده‌ی تاریک به وجود آمدند و با هم ترکیب شدند تا نسل‌های بعدی کهکشان‌ها را به وجود بیاورند. سپس این کهکشان‌ها آنقدر فوتون‌های پرانرژی فرابنفش تولید کردند که همه‌ی گاز هیدروژن اطراف کهکشان‌ها را در محیط میان‌کهکشانی یونیزه کردند. به این دوره که تصور می‌شود زمانی بین ۶۰۰ تا ۹۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ (انتقال‌به‌سرخ ۱۰ تا ۶) شروع شده باشد، دوران باز یونش نام دارد. اینکه چگونه گاز هیدروژن خنثی در سراسر کیهان یونیزه می‌شود، هنوز مشخص نیست. دو تا از کاندیداهای اصلی عوامل بازیونش کیهان ستاره‌های پرجرم و سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم مرکزی کهکشان‌ها هستند. منجمان هنوز نمی‌دانند کدام منبع عامل اصلی بازیونش کیهان است.

🔹فوتون‌های پرانرژی که توان یونیزه‌ کردن هیدروژن را داشته باشند توسط ستاره‌های پرجرم تولید می‌شود. اما برای اینکه این فوتون‌ها به محیط میان‌کهکشانی برسند لازم است که از کانال‌های خالی از هیدروژن خنثی در محیط میان‌ستاره‌ای داخل کهکشان‌ها فرار کنند — کمیتی که به آن میزان فرار می‌گویند. تلاش‌های بسیاری برای رصد فوتون‌های پرانرژی و اندازه‌گیری میزان فرار در کهکشان‌های دور صورت گرفته است و تاکنون (تا زمان انتشار این مقاله‌ی سفید، تابستان ۲۰۱۹) ۳۶ کهکشان که فاصله‌ و انتقال‌به‌سرخ‌شان مشخص است کشف شده‌اند که فوتون‌های پرانرژی نشت می‌کنند. بیشتر این کهکشان‌ها، کهکشان‌هایی هستند که بر اثر پدیده‌ی عدسی گرانشی بزرگنمایی شده‌اند ( در ادامه تصویر پایین را که پیوست مطلب ارائه شده ، مشاهده کنید).

@Physics3p

🔴 دو پرسش اصلی‌ای که در این مقاله‌ی سفید مطرح شده است این است که ستاره‌های پرجرم چقدر فوتون‌های یونیزه‌کننده تولید می‌کنند و این فوتون‌ها چگونه می‌توانند از کهکشان فرار کنند. دانش ما درباره‌ی میزان تولید فوتون‌های یونیزه‌کننده در جمعیت‌های ستاره‌ای پرجرم بسیار محدود است. برای پیشرفت در این زمینه هم احتیاج به رصدهای دقیق‌تر (طیف‌سنجی با رزولوشن بالا) از ستاره‌های پرجرم با فراوانی فلزی کم داریم، و هم احتیاج به بهتر کردن مدل‌های جو ستاره‌ای و طیف‌های تئوری ستاره‌های داغ. مساله‌ی دیگر مطرح شده مربوط به نحوه‌ی فرار فوتون‌های یونیزه‌کننده از محیط میان‌ستاره‌ای است. از آنجایی که محیط میان‌ستاره‌ای گاز هیدروژن خنثی دارد، فوتون‌های پرانرژی را جذب می‌کند و مانع خروج آن‌ها از کهکشان می‌شود. تنها راه فرار این فوتون‌ها پیدا کردن تونل‌های خالی از هیدروژن خنثی است. اینکه این تونل‌ها چگونه به وجود می‌آیند و چه ویژگی‌ای عامل اصلی آن‌هاست، مشخص نیست.

☑️ یکی از راه‌های پیشرفت در این زمینه، مطالعه‌ی تولید و فرار فوتون‌های یونیزه‌کننده در کهکشان‌های نزدیک و تعمیم کشفیات به کهکشان‌های دور (آن‌هایی که در دوران بازیونش کیهان هستند) است. تلسکوپ فضایی جیمز وب (پرتاب در سال ۲۰۱۲) و تلسکوپ‌های ۳۰–متری که در آینده قرار است ساخته شوند(مانند تلسکوپ بزرگ اروپا، ELT، با قطر آینه‌ی ۳۹ متر) در این زمینه بسیار کمک‌کننده خواهند بود. این تلسکوپ‌ها به ما کمک خواهند کرد که بفهمیم ستاره‌های پرجرم چقدر فوتون‌های یونیزه‌کننده تولید می‌کنند و چه کهکشان‌هایی آن‌ها را نشت می‌کنند و درنهایت چه کهکشان‌هایی به دوران تاریک کیهان با یونیزه‌کردن آن پایان داده‌اند.

🌐منبع:

سایت علمی اسطرلاب
عنوان اصلی مقاله: Astro2020: The production and escape of ionizing photons from galaxies over cosmic time
نویسندگان: Jane Rigby et al.

لینک اصلی مقاله: https://arxiv.org/abs/1905.05566

گردآوری: آیرین شیوایی پژوهشگر پَسادکترا و عضو تیم علمی تلسکوپ فضایی جیمز وب دانشگاه آریزونا

@Physics3p