再游離時期有多長？ [複製鏈接]

雄獅

Teenager I

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電梯直達

樓主

發表於 2013-10-1 00:24:27 |只看該作者 |正序瀏覽

　　美國科學家 Judd Bowman 與 Alan Rogers 的 EDGES 實驗排除了再游離時期 (reionization epoch) 短於 0.06 紅移區間（約五十萬年）的可能性。
　　宇宙中的主要氣體──氫與氦──在宇宙的歷史上經歷過兩次相變。第一次是在大霹靂過後約四十萬年，在宇宙逐漸冷卻的過程中，原先處於游離態的氫核與氦核跟電子結合成為氫原子與氦原子，這個過程被稱為「再結合」(recombination)。第二次的相變則要再等個數億年，當類星體 (quasar) 開始形成，它們放出的高能量輻射將宇宙中的氫原子與氦原子再次游離，我們稱這個過程為「再游離」(reionization)。而在再結合時期與再游離時期之間，除了宇宙背景輻射就幾乎沒有其他的輻射，這段時期被稱為「黑暗時期」(dark age)。
　　由於缺乏觀測資料，目前科學家對於黑暗時期與再游離時期還不甚瞭解。21公分氫線或許能提供關於這些時期的重要資訊，因為它是黑暗時期唯一的光源，但它非常微弱而不易觀測。美國科學家 Judd Bowman 與 Alan Rogers 的 EDGES 實驗即以電波望遠鏡觀測 100 到 200 MHz 的光譜，這個波段對應到在紅移為 6 到 13 之間（約為大霹靂過後三億年到十億年間）所發出的21公分氫線，希望藉此找出關於再游離時期的資訊。
　　Bowman 與Rogers 以模型擬合觀測的結果，在 95% 的信心水準下，他們排除了再游離時期短於 0.06 紅移區間（約五十萬年）的可能性。雖然目前的理論也都預測再游離時期應該介於 1 到 10 紅移區間，但這個結果仍是首次在觀測上證實此點。
　　EDGES 實驗未來仍會升級，繼續觀測21公分氫線，並配合宇宙背景輻射還有類星體光譜等其他觀測資料，增強對再游離時期長度的限制。這些觀測也能讓科學家更瞭解在再游離時期所新誕生的類星體與恆星。