A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Niektorý z redaktorov požiadal o revíziu tohto článku. Prosím, opravte a zlepšite tento článok. Po úprave článku môžete túto poznámku odstrániť. upraviť zrozumiteľnosť, kostrbatý preklad |
Kozmológia |
Vesmír · Veľký tresk · Vek vesmíru · Chronológia vesmíru
Skorý vesmír
Expanzia vesmíru
Vznik štruktúry
Budúcnosť vesmíru
Komponenty
História kozmologických teórií
Experimenty
Vedci
Sociálny dopad
|
Reionizácia v kozmológii Veľkého tresku predstavuje proces, ktorý zmenil hmotu vo vesmíre po temnoveku z elektricky neutrálnej opäť na ionizovanú. Reaionizácia predstavuje druhú z dvoch hlavných fázových premien plynu vo vesmíre. Keďže väčšina baryónovej hmoty je vo forme vodíka, reionizácia zvyčajne znamená reionizáciu vodíka. Pôvodné hélium vo vesmíre prechádzalo rovnakými fázovými zmenami, ale v rozdielnom čase, a zvyčajne sa označuje ako reionizácia hélia.
Pozadie
Prvá fázová zmena vodíka bola rekombinácia, ktorá nastala pri červenom posune z=1089 (379 000 rokov po Veľkom tresku). Spôsobilo ju ochladzovanie vesmíru až do bodu, keď neutrálny vodík vznikal kombináciou elektrónov a protónov rýchlejšie, ako postupovala ionizácia. Pred rekombináciou bol vesmír nepriehľadný, pretože fotóny neustále narážali do voľných elektrónov (a v podstatne menšej miere do voľných protónov), ale čím viac elektrónov a protónov kombináciou vytváralo atómy vodíka, tým bol vesmír priehľadnejší. Keďže elektróny v neutrálnom vodíku (alebo v iných atómoch a molekulách) absorbujú len fotóny určitej vlnovej dĺžky, vesmír plný neutrálneho vodíka je relatívne nepriehľadný pre tie vlnové dĺžky a priesvitný pre väčšinu spektra. V tom bode nastal temný vek, pretože neexistovali iné zdroje svetla ako postupne tmavnúce žiarenie kozmického pozadia.
Druhá fázová zmena nastala, keď v ranom vesmíre začali vznikať objekty s dostatočnou energiou na to, aby ionizovali neutrálny vodík. Počas toho ako tieto objekty vznikali, vyžarovali energiu a vesmír sa tak, medzi 150 miliónmi až jednou miliardou rokov po Veľkom tresku (červený posun 6<z<20), zmenil z neutrálneho čierneho späť na ionizovanú plazmu. V tom čase už bola hmota rozptýlená expanziou a vzájomné zrážky boli omnoho menej časté ako pred rekombináciou. Preto vesmír plný riedkeho ionizovaného vodíka zostal priesvitný.
Metódy detekcie
Skúmanie takej vzdialenej histórie vesmíru predstavuje výzvu. Napriek tomu existuje iba pár pozorovacích metód na štúdium reionizácie.
Kvazary a Gunnov-Petersonov efekt
Jedným z prostriedkov využívaných pri skúmaní reionizácie je spektrum vzdialených kvazarov. Kvazary vyžarujú neuveriteľné množstvo energie a patria medzi najjasnejšie objekty vo vesmíre. Niektoré kvazary je možné pozorovať až do obdobia reionizácie. Kvazary majú relatívne jednotné spektrálne charakteristiky, nezávisle od ich pozície na oblohe alebo vzdialenosti od Zeme. Z toho sa dá odvodiť, že každý väčší rozdiel v ich spektre je spôsobený interakciou s atómami. Pre vlnové dĺžky svetla s energiami z Lymanovej série je pri vodíku prierez rozptylu veľký, to znamená, že aj nižšom obsahu neutrálneho vodíka v intergalaktickom médiu (IGM) je absorpcia týchto vlnových dĺžok veľmi pravdepodobná.
Absorpčné spektrálne čiary blízkych objektov sú veľmi ostré. Napriek tomu vzdialenosť medzi kvazarmi a teleskopmi, ktoré ich pozorujú je veľká, to znamená, že rozpínanie vesmíru spôsobuje značný červený posun svetla.
Tento červený posun umožňuje získať informácie o čase reionizácie. Keďže červený posun objektu zodpovedá času, kedy vyžiaril svetlo, ktoré vidíme, je možné určiť, kedy reionizácia skončila. Kvazary s červeným posunom pod určitou hranicou nevykážu Gunn-Petersenov efekt, ale kvazary vyžarujúce svetlo pred reionizáciou áno. Projekt Sloan Digital Sky Survey objavil v roku 2001 štyri kvazary s červeným posunom od z=5,82 po z=6,28. Zatiaľčo kvazary nad z=6 vykazovali Gunn-Petersenov efekt, čo naznačuje, že IGM bolo stále aspoň čiastočne neutrálne, tak kvazary pod z=6 tento jav nevykazovali. Predpokladá sa, že reionizácia trvala relatívne krátko a výsledky tvrdia, že koniec reionizácie vo vesmíre nastal v z=6.[1] Z toho ďalej vyplýva, že pri z>10 musel byť vesmír takmer úplne neutrálny.
Anizotropnosť a polarizácia CMB
Na skúmanie reionizácie sa dá použiť aj anizotropia kozmického mikrovlnného pozadia v rozdielnych uhlových mierkach. Ak existujú voľné elektróny, tak fotóny sa budú rozptyľovať v procese známom ako Thomsonov rozptyl. Kvôli rozpínaniu vesmíru bude hustota voľných elektrónov klesať a rozptyl bude nastávať menej často. Svetlo tvoriace CMB prejde pozorovateľným Thomsonovým rozptylom počas a po reionizácii, ale predtým ako rozpínanie dostatočne znížilo hustotu elektrónov. Tento rozptyl zanechá stopy na mape anizotropie CMB v podobe sekundárnych anizotropií.[2] Cekový efekt vymaže nerovnomernosti, ktoré sa vyskytujú v malých mierkach a zároveň reionizácia spôsobí polarizáciou anizotropií. Porovnaním pozorovaných nerovnomerností CMB s tým ako by vyzerali, keby sa reionizácia neudiala, môžeme zistiť hustotu elektrónov v čase reionizácie a následne aj vek vesmíru v období reionizácie.
Toto porovnanie umožnila Wilkinsonova Mikrovlnná Anizotropná Sonda. Pôvodné pozorovania z roku 2003 predpokladali, že reionizácia sa udiala medzi 11<z<30.[3] Tento rozsah červeného posunu bol jasne v rozpore s výsledkami výskumu spektra kvazarov, ale trojročné dáta z WMAP poskytli iný výsledok: reionizácia začala v z=11 a vesmír bol ionizovaný v z=7.[4] Tieto výsledky sú v lepšej zhode s údajmi z kvazarov.
21 cm čiara
Aj keď sa dáta z kvazarov zhruba zhodujú s údajmi anizotropie CMB, stále existuje mnoho otázok, najmä čo bolo zdrojom energie reionizácie a účinkami na vznik štruktúr počas reionizácie. 21cm čiara vodíka je potenciálnym nástrojom na štúdium tohoto obdobia a aj temného veku, ktorý predchádzal reionizácii. 21cm čiara sa vyskytuje v neutrálnom vodíku, kvôli rozdielom v energiách medzi paralelným a antiparalelným spinovým stavom elektrónu a protónu. Tento prechod sa vyskytuje extrémne zriedkavo a je veľmi závislý od teploty, tzn. ak objekt vznikol v temnom veku a vyžiaril Lyman-alpha fotóny, ktoré pohltí a náasledne znovu vyžiari okolitý neutrálny vodík, tak prostredníctvom Wouthuysen–Fieldovho spojenia vznikne signál 21cm čiary vodíka.[5] Skúmaním emisií 21cm čiar je možné zistiť viac o prvých vzniknutých štruktúrach. Keďže zatiaľ nemáme žiadne výsledky, pripravuje sa viacero projektov ako napr. Precision Array for Probing the Epoch of Reionization (PAPER), Low Frequency Array (LOFAR),Murchison Widefield Array (MWA), Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT), a Large-Aperture Experiment to Detect the Dark Ages (LEDA).
Zdroje energie
Aj keď pozorovania zúžili rozsah, v ktorom sa mohla reionizácia odohrať, stále nevieme, čo poskytlo fotóny, ktoré reionizovali IGM. Na ionizáciu neutrálneho vodíka je potrebná energia väčšia ako 13,6 eV, to zodpovedá fotónom s vlnovou dĺžkou 91,2 nm a kratšou, to je ultrafialová časť elektromagnetického spektra. Preto sú hlavným kandidátom zdroje, ktoré produkujú značné množstvo energie v ultrafialovej alebo vyššej časti spektra. Do úvahy treba zobrať aj početnosť zdrojov a ich životnosť, pretože protóny a elektróny sa skombinujú len ak nemajú zdroj energie, ktorý ich drží od seba. V rámci týchto obmedzení sa predpokladá, že hlavným zdrojom energie sú kvazary a prvá generácia hviezd.[6]
Kvazary
Kvazary sú dobrými kandidátmi, pretože sú veľmi účinné v premieňaní hmoty na energiu a vyžarujú množstvo žiarenia nad hranicou pre ionizáciu vodíka. Nie je známe, koľko kvazarov existovalo pred reionizáciou. Môžeme pozorovať len najjasnejšie kvazary z obdobia reionizácie, a preto nemáme žiadne priame informácie o menej jasných kvazarov v tej dobe. Pozorovaním ľahšie viditeľných kvazarov v blízkom vesmíre a za predpokladu, že funkcia jasu (počet kvazarov ako fukncia jasu) počas reionizácie bude približne rovnaká ako dnes, sa dá odhadnúť počet kvazarov v raných dobách. Štúdie tvrdia, že neexistoval dostatok kvazarov na to, aby samostante reionizovali IGM[7] a že funkcia jasu kvazarov by mohla poskytnúť dostatok ionizačných fotónov, len ak v ionizačnom pozadí dominovali AGN s nízkym jasom.[8] Pozn.: Kvazary sú typ aktívneho galaktického jadra (Active Galactic Nuclei - AGN)
Hviezdy III. populácie
Hviezdy III. populácie sú hviezdy tvorené len vodíkom alebo héliom. Počas obdobia nukleosyntézy vzniklo okrem vodíka len hélium a stopové množstvo lítia. Spektrum kvazarov však odhalilo prítomnosť ťažkých prvkov v IGM počas skorých období. Tieto ťažké prvky vznikali pri výbuchoch supernov, a tak sa horúce a veľké hviezdy III. populácie, ktoré umierali ako supernovy, považujú za možný mechanizmus reionizácie. Aj keď neboli pozorované priamo, použitím numerických simulácií[9] a súčasných pozorovaní vedci zistili, že sú konzistentné so súčasným modelom. Galaxie viditeľné prostredníctvom gravitačnej šošosvky tiež poskytujú nepriamy dôkaz hviezd III. populácie.[10] Aj bez priameho pozorovania sú hviezdy III. populácie vhodnejším zdrojom. V ionizácii sú účinnejšie a efektívnejšie ako hviezdy II. populácie, pretože vyžarujú viac ionizujúcich fotónov.[11] Hviezdy III. populácie su momentálne najvážnejším kandidátom na zdroj energie, ktorá spôsobila reionizáciu.[12]
Referencie
- ↑ R.H. Becker, et al.. Evidence For Reionization at z ~ 6: Detection of a Gunn-Peterson Trough In A z=6.28 Quasar. Astronomical Journal, 2001, s. 2850–2857. DOI: 10.1086/324231.
- ↑ Manoj Kaplinghat et al.. Probing the Reionization History of the Universe using the Cosmic Microwave Background Polarization. The Astrophysical Journal, 2003, s. 24–32. DOI: 10.1086/344927.
- ↑ A. Kogut et al.. First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Temperature-Polarization Correlation. The Astrophysical Journal Supplement Series, 2003, s. 161–173. DOI: 10.1086/377219.
- ↑ D.N. Spergel et al.. Three-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Implications for Cosmology. The Astrophysical Journal Supplement Series, 2006, s. 377–408. DOI: 10.1086/513700.
- ↑ Rennan Barkana and Abraham Loeb. Detecting the Earliest Galaxies through Two New Sources of 21 Centimeter Fluctuations. The Astrophysical Journal, 2005, s. 1–11. DOI: 10.1086/429954.
- ↑ Loeb and Barkana. In the Beginning: The First Sources of Light and the Reionization of the Universe. Physics Reports, 2000, s. 125–238. DOI: 10.1016/S0370-1573(01)00019-9.
- ↑ Paul Shapiro & Mark Giroux. Cosmological H II regions and the photoionization of the intergalactic medium. The Astrophysical Journal, 1987, s. 107–112. DOI: 10.1086/185015.
- ↑ Xiaohu Fan, et al.. A Survey of z>5.8 Quasars in the Sloan Digital Sky Survey. I. Discovery of Three New Quasars and the Spatial Density of Luminous Quasars at z~6. The Astronomical Journal, 2001, s. 2833–2849. DOI: 10.1086/324111.
- ↑ Nickolay Gnedin and Jeremiah Ostriker. Reionization of the Universe and the Early Production of Metals. Astrophysical Journal, 1997, s. 581–598. DOI: 10.1086/304548.
- ↑ R. A. E. Fosbury et al.. Massive Star Formation in a Gravitationally Lensed H II Galaxy at z = 3.357. Astrophysical Journal, 2003, s. 797–809. DOI: 10.1086/378228.
- ↑ Jason Tumlinson et al.. Cosmological Reionization by the First Stars: Evolving Spectra of Population III. ASP Conference Proceedings, 2002, s. 433–434.
- ↑ Marcelo Alvarez et al.. The H II Region of the First Star. Astrophysical Journal, 2006, s. 621–632. DOI: 10.1086/499578.
Pozri aj
Externé odkazy
- End of the Dark Ages Archivované 2005-03-09 na Wayback Machine
- Epoch of Reionization (LOFAR) Archivované 2008-11-19 na Wayback Machine
Zdroj
- Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Reionization na anglickej Wikipédii.
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.
Antény
Chemické zdroje elektriny
Chladenie v elektrotechnike
Elektrická sústava automobilu
Elektrická trakcia
Elektrické prístroje
Elektrické súčiastky
Elektrické spotrebiče
Elektrické stroje
Čítanie (elektrotechnika)
Činný výkon
Štatistická dynamika
Živý vodič
Admitancia
Antiparalelné zapojenie
Asynchrónny motor
Blúdivý prúd
Bočník (elektrotechnika)
Diak (polovodičový prvok)
Displej s kvapalnými kryštálmi
Elektrická inštalácia
Elektrická rezonancia
Elektrická sila
Elektrická vodivosť
Elektrické zariadenie
Elektrický obvod
Elektrický zvonec
Elektroenergetika
Elektromer
Elektrometer
Elektromobil
Elektromotor
Elektromotorické napätie
Elektrotechnický náučný slovník
Elektrotechnika
Elektrotechnológia
Fázor
Faradayova klietka
Frekvencia (fyzika)
Graetzov mostík
Impedancia
Indukčnosť
Induktancia
Istič
Izolácia (elektrotechnika)
Izolant
Jadro vodiča
Jednobran
Jednosmerný prúd
Joulovo teplo
Katóda
Koaxiálny kábel
Kompenzácia účinníka
Konduktometria
Konektor (elektrotechnika)
Korónový výboj
Lanko (elektrotechnika)
Leptanie
Logické hradlo
Magnetická susceptibilita
Magnetizácia (veličina)
Merný elektrický odpor
Mobilné zariadenie
Napájací zdroj
Napäťový chránič
Napäťový násobič
Nortonova veta
Odpínač
Odpojovač
OLED
Olovený akumulátor
Paralelné zapojenie
Peltierov článok
Plošná hustota elektrického prúdu
Poistka (elektrotechnika)
Posuvný prúd
Prúdový chránič
Prenosové médium
Prieletový klystrón
Primárny elektrochemický článok
Reaktancia
Rekuperácia (dopravný prostriedok)
Relé
Reproduktorová výhybka
Rezistancia
Rozhranie (interface)
Sériové zapojenie
Seebeckov jav
Sekundárny elektrochemický článok
Settopbox
Skrat
Sonar
Spínač
Spínaný zdroj
Straty v mikropásikových vedeniach
Striedavý prúd
Stupeň ochrany krytom
Svetelná výbojka
Symetrizačný člen
Technická normalizácia
Tepelné relé
Tepelne vodivostný detektor
Termočlánok
Théveninova veta
Transformátor
Transformátor s fázovou reguláciou
Trojfázová sústava
Tuhá fáza (elektronika)
Tyratrón
Usmerňovač (elektrotechnika)
Uzemnenie
Uzol (vodiče)
Vírivý prúd
Výbojka
Varistor
Ventilátor
Vodič (elektrotechnika)
Voltov stĺp
Vstavaný systém
Zásuvka (elektrotechnika)
Zdroj (elektrotechnika)
Zisk antény
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk