Hvad ioniserede universet?

Den tyndt fordelte varme gas, der findes i rummet mellem galakser, det intergalaktiske medium, er ioniseret. Spørgsmålet er, hvordan? Astronomer ved, at når først det tidlige univers udvidede sig og afkølede nok, hydrogen (dets hovedbestanddel) rekombineret til neutrale atomer. Derefter, når nydannede massive stjerner begyndte at skinne i den såkaldte "reioniseringsæra, "deres ekstreme ultraviolette stråling ioniserede formentlig gassen i processer, der fortsætter i dag. Et af nøgletrinene, imidlertid, er ikke godt forstået, nemlig i hvor høj grad den stjerne-ioniserende stråling slipper ud fra galakserne ind i IGM. Kun hvis fraktionen, der undslap, var høj nok under reioniseringens æra, kunne stjernelys have gjort jobbet, ellers kræves der en anden væsentlig kilde til ioniserende stråling. Det kan betyde eksistensen af ​​en vigtig bestand af mere eksotiske objekter som svage kvasarer, X-ray binære stjerner, eller måske endda henfaldende/tilintetgørende partikler.

Direkte undersøgelser af ekstremt ultraviolet lys er vanskelige, fordi den neutrale gas absorberer det meget kraftigt. Fordi universet udvider sig, det absorberede spektrum dækker mere og mere af det optiske område med afstand, indtil optiske observationer af kosmologisk fjerntliggende galakser i det væsentlige er umulige. CfA-astronomen Edo Berger sluttede sig til et stort team af kolleger for at estimere mængden af ​​absorberende gas ved at se på spektrene af gamma-ray burst (GRB) efterglød. GRB'er er meget lyse udbrud af stråling, der produceres, når kernen af ​​en massiv stjerne kollapser. De er lyse nok til, at når deres stråling absorberes i snævre spektrale træk af gas langs synslinjen, disse egenskaber kan måles og bruges til at beregne mængden af ​​absorberende atomart brint. Dette tal kan derefter direkte konverteres til en flugtfraktion for det ultraviolette lys fra den tilknyttede galakse. Selvom en enkelt observation af en GRB i en galakse ikke giver et robust mål, en prøve af GRB'er menes at kunne give et repræsentativt mål på tværs af alle sigtlinjer til massive stjerner.

Astronomerne målte omhyggeligt spektrene af 140 GRB efterglød i galakser, der strakte sig så langt væk som epoker lidt mindre end en milliard år efter big bang. De finder en bemærkelsesværdig lille flugtfraktion - mindre end omkring 1% af de ioniserende fotoner kommer ud i det intergalaktiske medium. Det dramatiske resultat viser, at stjerner kun yder et lille bidrag til det ioniserende strålingsbudget i universet fra den tidlige periode og frem til i dag, ikke engang i galakser, der aktivt laver nye stjerner. Forfatterne diskuterer mulige årsager til, at GRB'er muligvis ikke giver et nøjagtigt mål for absorptionen, selvom ingen er særlig overbevisende. Resultatet kræver bekræftelse og yderligere målinger, men antyder, at en seriøs genovervejelse af det ioniserende budget for universets intergalaktiske medium er nødvendig.