存在于星系间空间稀疏分布的热气体，即星系间介质，被电离了。问题是，怎么做到的？天文学家知道，一旦早期宇宙膨胀并足够冷却，氢(其主要成分)就会重新组合成中性原子。然后新形成的大质量恒星开始在所谓的“再电离”发光，其极紫外辐射可能电离了气体，这个过程一直持续到今天。然而，其中一个关键步骤，即恒星电离辐射从星系逃逸到IGM的程度，还没有得到很好的理解。
博科园-科学科普：只有当在再电离时代逃逸的部分足够高时，星光才能完成这项工作，否则就需要其他一些重要的电离辐射源。这可能意味着存在大量更奇异的天体，比如微弱的类星体、x射线双星，或者甚至是衰变/湮灭的粒子。直接研究极紫外光是困难的，因为中性气体吸收极紫外光非常强。由于宇宙在膨胀，吸收的光谱覆盖了越来越多的光学范围和距离，光学观测宇宙遥远星系基本上是不可能的。CfA天文学家埃多·伯杰(Edo Berger)加入了一个庞大的团队，通过观察伽马射线爆发(GRB)的余辉光谱，估算吸收气体的量。
美国宇航局/欧洲航天局哈勃太空望远镜拍摄到的一幅图像，显示了一个遥远星系中伽马暴(GRB)产生的可见光火球正在迅速消退。
一项新研究使用了140 GRB余辉的光谱来估计，从星系中逃逸出来的大质量恒星电离辐射量来电离星系间介质，并发现了一个令人惊讶的结果，那就是它非常小。图片：Andrew Fruchter (STScI) and NASA/ESA
grb是大质量恒星核心坍缩时产生的非常明亮辐射爆发。它们足够明亮，当它们的辐射被沿视线气体以窄带光谱特征吸收时，这些特征可以被测量出来，并用来计算吸收氢原子的量。然后，这个数字可以直接转化为相关星系紫外线的逃逸分数。虽然在一个星系中对GRB的单一观测并不能提供一个可靠的测量方法，但是GRB样本被认为能够提供对所有大质量恒星视线的代表性测量方法。天文学家仔细地测量了140个GRB的光谱，这些GRB是在宇宙大爆炸后不到10亿年星系中发出的。
发现一个非常小的逃逸部分——不到1%的电离光子进入星系间介质。这个引人注目的结果发现，从早期到今天，恒星对宇宙电离辐射的贡献很小，即使是在活跃地产生新恒星的星系中也是如此。作者讨论了为什么grb不能提供一个精确的吸收测量方法的可能原因，尽管没有一个特别令人信服。这一结果需要得到证实和进一步测量，但这表明需要认真重新考虑宇宙星系间介质的电离。
博科园｜研究/来自: 哈佛史密森尼天体物理中心
参考期刊《皇家天文学会月报》
DOI: 10.1093/mnras/sty3460
发表于 2019-5-30 03:33
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