Running Lights: Utviste stjerner gjenspeiler det gamle universet?


I begynnelsen var det lys - det strålende lyset av big bang skinner gjennom et hav av protoner, nøytroner og elektroner. Men da universet utvidet og avkjølt, kom elektronene sammen med protonene og drev nøytrale hydrogenatomer, og da universet avkjølte seg videre, ble lyset mørkt. Til slutt revet noe elektronene fra protonene og derved rejoniserer universet. Plas

I begynnelsen var det lys - det strålende lyset av big bang skinner gjennom et hav av protoner, nøytroner og elektroner. Men da universet utvidet og avkjølt, kom elektronene sammen med protonene og drev nøytrale hydrogenatomer, og da universet avkjølte seg videre, ble lyset mørkt. Til slutt revet noe elektronene fra protonene og derved rejoniserer universet. Plassen har vært ionisert - et plasma av positive ioner og elektroner - helt siden. Nå presenterer et kommende papir den overraskende årsaken: Runaway stjerner kastet fra deres galaktiske fødested.

"Re-ionisering var en av de store kataklysmiske hendelsene i universets historie, " sier Charlie Conroy, en astronom ved University of California, Santa Cruz. Likevel, fordi reionisering oppstod så lenge siden, til og med de største teleskopene sliter med å sonde denne fjerne epoken. Observasjoner av de lengste kvasarene samt storbukkens etterglød tyder på at reionisering fant sted en gang mellom en redshift på 6 og 12, et mål på astronomisk avstand som tilsvarer tiden da universet var bare 380 millioner til 960 millioner år gammel . Men akkurat det som forårsaket denne store forandringen er et mysterium.

Den skyldige må ha vært noe varmt, fordi bare varme gjenstander gir ekstremt ultrafiolett lys, hvis bølgelengde er mindre enn 912 åringer, eller 91, 2 nanometer (et nanometer er en milliarddel av en meter), og hvis fotoner er så energiske de riper elektroner fra protoner . Quasars virket en gang en logisk innsats, fordi de er varme og lyse og eksisterte lenge siden. Men astronomer har ikke funnet nok kvasarer på store avstander for å gjøre jobben.

Så fokuset har i stedet for å varme stjerner. Problemet er at disse stjernene trolig bodde i galakser fylt med nøytral hydrogengass som absorberer ekstremt ultrafiolett lys.

"Av alle ioniserende fotoner som de varme stjernene produserer i dagens galakser, går bare om lag en prosent av fotene faktisk galaksen, " sier Conroy. "Disse ioniserende fotonene blir kastet i galaksen."

Nå, i arbeid som skal vises i den 20. august utgaven av The Astrophysical Journal, foreslår Conroy og Kaitlin Kratter fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en løsning på dette dilemmaet. De sier at hot stellar runaways-stjerner skutt ut av sine planteskoler - kan ha reionisert det tidlige universet.

Stjerner født med mest masse - mer enn 16 ganger solens - er så varme at astronomer klassifiserer dem som spektral type O. Disse O-stjernene lyser blå og gir mesteparten av strålingen deres ved ultrafiolette bølgelengder, og eksploderer bare noen få millioner år etter fødselen. I vår egen galakse, Milky Way, er om lag 30 prosent av dem frafallne stjerner. Et kjent eksempel, synlig for det blotte øye, er stjernen Mu Columbae, som flyr sin fødested i konstellasjonen Orion og bor nå i en annen konstellasjon helt.

En runaway stjerne kan slippe unna når en stjerne kretser en annen eksploderer, frigjør sin partner med høy hastighet. Runaways kommer også ut fra stjerneklynger, hvor gravitasjonssammenheng mellom stjernene flyter noen av medlemmene bort.

Våre galakser er så store, med en plate på mer enn 100 000 lysår på tvers av, at de uendelige O-stjernene ikke unnslipper det i løpet av sine korte liv. I det tidlige universet var imidlertid galakser mye mindre. Under epok av re-ionisering, kan de ha vært bare noen få hundre lysår over. "Hvis en stjerne reiser med høy hastighet, kan den faktisk forlate den forrige galaksen, " sier Kratter. Deretter skinner stjernens ekstreme ultrafiolette lys inn i rommet utenfor galaksen. Som et resultat, sier Conroy, "Disse stjernene kan være en svært viktig aktør i re-ioniseringen av universet."

"Det ser ut som en levedyktig hypotese at disse bortgjemte stjernene kan bidra betydelig til ioniserende stråling, " sier Brian Siana fra University of California, Riverside. "Men spørsmålet er: Er de den dominerende faktoren?" Siana sier supernova-eksplosjoner kan ha slått hull i gassen i de første galakser, og produserer en sveitsisk ostliknende struktur som tillot ekstrem ultrafiolett stråling fra varme stjerner å sive ut av galakser, og eliminerer behovet for løp.

Conroy og Kratter foreslår en måte å teste deres ide på. Astronomer kan ikke se individuelle stjerner på de store avstandene som svarer til epok av re-ionisering. Men hvis de varme stjernene rømte de første galakseene, burde galakserne selv se større ut på bølgelengder hvor de slukket ultrafiolett lys enn ved lengre bølgelengder, fordi de varme, ultrafiolette lyse flyktige stjernene hadde flyktet hjem. Å se slike fjerne galakser er for tøft en oppgave selv for Hubble-romteleskopet, men Conroy og Kratter sier at 30 meter jordbaserte teleskoper som er planlagt for fremtiden, burde finne dem og kaste nytt lys på universets gamle metamorfose.

Hva har en ubåt, en rakett og en fotball til felles?Storms kan øke hastigheten på ozonet over USADel 8: Håndtering av Habitat DestructionEr naturgass mer klimavennlig?  Forskere kart Tusenvis av lekkasjer i Washington, DCStamcellebehandling for hjertesvikt får en Gull-Standard-prøveTviler Cloud Claims of Metallic HydrogenMenneskelig overbefolkning: Fortsatt et problem av bekymring?Batter Up: Shattering Sticks Opprett fare i MLB Ballparks