Эффект Ганна — Петерсона
Эффект Ганна — Петерсона — депрессия в спектрах квазаров и других далёких объектов, находящихся на больших красных смещениях, возникающая из-за резонансного поглощения электромагнитных волн длиной меньше, чем у линии Лайман-альфа облаками нейтрального водорода в межгалактической среде[1][2]; другими словами, исчезновение леса Лайман-альфа[3]. Этот эффект был первоначально предсказан в 1965 году Джеймсом Ганном и Брюсом Петерсоном[4]. Важен для изучения ранней истории межгалактической среды, в частности для определения эпохи, когда завершилась вторичная ионизация (реионизация) Вселенной.
Первое обнаружение
правитьВ течение более трёх десятилетий после предсказания не было найдено ни одного объекта, достаточно далёкого для того, чтобы можно было обнаружить этот эффект. Лишь в 2001 году, когда Роберт Беккер и другие[5], используя данные Sloan Digital Sky Survey, открыли квазар с красным смещением , эффект Ганна — Петерсона наконец был обнаружен. В статье Беккера также были описаны квазары с красными смещениями и , и, хотя для каждого из них наблюдалось поглощение на длинах волн на синей стороне перехода Лайман-альфа, но также имелись и многочисленные всплески потока. Однако поток квазара с был фактически нулевым за пределом Лайман-альфа, что означало, что доля нейтрального водорода в межгалактической среде должна была превышать .
Доказательства реионизации
правитьОбнаружение эффекта Ганна — Петерсона для квазара с и его отсутствие для квазаров, обнаруженных при красных смещениях чуть ниже , убедительно доказывают, что водород во Вселенной испытал переход от нейтрального к ионизованному около . После рекомбинации Вселенная должна была быть нейтральной до тех пор, пока первые объекты во вселенной не начали излучать свет и энергию, которые могли бы реионизировать окружающую межгалактическую среду. Однако, поскольку сечение рассеяния фотонов с энергиями, близкими к пределу Лайман-альфа, на нейтральном водороде очень велико, даже небольшая доля нейтрального водорода сделает оптическую толщину межгалактической среды достаточно большой, чтобы вызвать подавление наблюдаемого излучения. Несмотря на то, что отношение нейтрального водорода к ионизованному водороду, возможно, не было особенно велико, слабый поток, наблюдаемый выше предела Лайман-альфа, указывает на то, что вселенная находилась на последних стадиях реионизации.
В 2003 году после первого обнародования данных с космического аппарата WMAP открытие Беккера, что конец реионизации произошёл при , казалось, вступило в противоречие с оценками, сделанными из измерения WMAP плотности электронов.[6] Однако данные WMAP III, опубликованные в 2006 году, теперь, по-видимому, находятся в гораздо лучшем согласии с ограничениями на реионизацию, установленными при наблюдении эффекта Ганна — Петерсона.[7]
См. также
правитьПримечания
править- ↑ Решетников, В.П. Обзоры неба и глубокие поля наземных и космических телескопов // Успехи физических наук. — 2005. — Т. 175, № 11. — С. 1163—1183. Архивировано 26 сентября 2022 года.
- ↑ Вихлинин, А.А. Квазипериодические осцилляции кандидатов в чёрные дыры. Глубокие обзоры в мягком рентгене, исследования активных ядер галактик и скоплений галактик. : [арх. 26 сентября 2022]. — Москва : Российская академия наук Институт космических исследований, 1995.
- ↑ Поройков, С.Ю. Характеристики межгалактической среды в войдах и филаментах // Журнал естественнонаучных исследований. — 2020. — Т. 5, № 2. — С. 32—50. Архивировано 26 сентября 2022 года.
- ↑ Gunn, J.E. On the Density of Neutral Hydrogen in Intergalactic Space (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1965. — Vol. 142. — P. 1633—1641. — doi:10.1086/148444. — .
- ↑ Becker, R. H. Evidence For Reionization at z ~ 6: Detection of a Gunn-Peterson Trough in a z=6.28 Quasar (англ.) // Astronomical Journal. — 2001. — Vol. 122, no. 6. — P. 2850—2857. — doi:10.1086/324231. — . — arXiv:astro-ph/0108097.
- ↑ Kogut, A. First-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Temperature-Polarization Correlation (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2003. — Vol. 148, no. 1. — P. 161—173. — doi:10.1086/377219. — . — arXiv:astro-ph/0302213.
- ↑ Page, L. Three-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Polarization Analysis (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2007. — Vol. 170, no. 2. — P. 335—376. — doi:10.1086/513699. — . — arXiv:astro-ph/0603450.