Et univers med oligarker:Reioniseringsæra sandsynligvis arbejdet for de mest massive, lysende galakser

Den tyndt fordelte varme gas, der i dag findes mellem galakser, det intergalaktiske medium (IGM), er ioniseret. Det tidlige univers startede varmt, men så udvidede det sig hurtigt og afkølede, hvilket tillod dets hovedbestanddel, brint, at kombinere for at danne neutrale atomer. Hvornår og hvordan blev disse neutrale atomer reioniseret til at sammensætte den IGM, vi ser i dag? Astronomer tror, ​​at ultraviolet stråling udsendt af massive unge stjerner gjorde dette arbejde, da stjerner begyndte at dannes og skinne under den kosmiske æra opkaldt efter denne aktivitet, "genioniseringens æra".

Et af nøgletrinene i reioniseringen af ​​IGM er den ultraviolette strålings flugt fra galakser ind i IGM, men dette er ikke godt forstået. Astronomer ved kun, at det skulle have været effektivt, for kun hvis fraktionen, der undslippede, var høj nok, kunne stjernelys have gjort jobbet. Stjernedannende galakser, imidlertid, er rige på tæt molekylær gas og støv, og at støv også absorberer meget af UV-strålingen. Det tyder på, at der er behov for en anden væsentlig kilde til ioniserende stråling, og spekulationer har inkluderet den mulige eksistens af eksotiske objekter som svage kvasarer, X-ray binære stjerner, eller måske endda henfaldende/tilintetgørende partikler. Der er, imidlertid, få beviser for, at nogen af ​​disse er rigelige nok eller i stand til at udføre jobbet.

CfA astronomer Rohan Naidu, Sandro Tacchella, Charlotte Mason, Sownak Bose, og Charlie Conroy førte et forsøg på bedre at vurdere den mest usikre parameter i dette puslespil (og den, der er sværest at måle direkte):flugtfraktionen af ​​ioniserende fotoner. De sammenligner målinger og modeller for de to andre involverede nøgleprocesser, stjernedannelseshastigheden i galakser og antallet af producerede UV-fotoner. De anvender disse for at begrænse, hvad flugtfraktionen skulle have været for at gøre modelleringen konsistent. Målingerne er ukontroversielle, men modellerne er forskellige, og forskerne udvalgte fra to typer:dem, hvor flugtfraktionen er konstant under reioniseringsepoken, og dem, hvor den afhænger af stjernedannelseshastigheden.

Astronomerne når frem til flere vigtige konklusioner. Flugtfraktionen (i det mindste for lyse galakser) skal være omkring 20 % i det tidlige univers, omkring dobbelt så meget som tidligere opnået. De hævder, at dette kan ske, fordi koncentrerede områder af stjernedannelse kan blæse kanaler, hvorigennem UV-lyset slipper ud. Ved hjælp af kosmologiske simuleringer, de finder også ud af, at det unge univers på kun tre hundrede millioner år går fra at være 90 % neutral gas til kun at være 10 % neutral. Ikke mindst, de konkluderer, at det meste af reioniseringen blev udført af et lille antal af de mest massive og lysende galakser, som de kalder "oligarker." Tidligere undersøgelser havde antydet, at der var en stor population af svage galakser, der kunne gøre tricket, men de nye resultater er uenige, konkludere, at en sådan population allerede ville være blevet opdaget.