Krize fotonové podprodukce - Photon underproduction crisis

The krize nedostatečné produkce fotonů je kosmologická diskuse týkající se údajného deficitu mezi pozorovanými fotony a predikovanými fotony.[1][2]

Deficit neboli krize nedostatečné produkce je teoretickým problémem, který vyplývá z porovnání pozorování ultrafialového světla vyzařovaného ze známých populací galaxie a kvasary teoretické předpovědi množství ultrafialového světla vyžadují simulaci pozorované distribuce plynného vodíku v místním vesmíru v kosmologické simulaci. Distribuce plynného vodíku byla odvozena pomocí Lyman-alfa les pozorování od Hubbleův vesmírný dalekohled Je Spektrograf kosmického původu.[3] Množství světla z galaxií a kvasarů lze odhadnout z jeho vlivu na distribuci vodíku a helia v oblastech mezi galaxiemi. Vysoce energetické ultrafialové fotony mohou přeměňovat elektricky neutrální plynný vodík na ionizovaný plyn.

Tým vedený Juna Kollmeier uvádí neočekávaný deficit zhruba 400% mezi ionizujícím světlem ze známých zdrojů a skutečnými pozorováními mezigalaktického vodíku. Kollmeier a její tým ve své vědecké zprávě napsali: „Zkoumáme statistiky nízkého rudého posuvu Lyman-alfa les z hydrodynamických simulací vyhlazených částic ve světle nedávných zlepšení odhadovaného vývoje kosmického ultrafialového pozadí (UVB) a nedávných pozorování ze spektrometru Cosmic Origins Spectrograph (COS). Zjistili jsme, že hodnota metagalaktické rychlosti fotoionizace požadovaná našimi simulacemi, aby odpovídala pozorovaným vlastnostem lesa Lyman-alfa s nízkým červeným posunem, je o 5 faktor větší než hodnota předpovídaná nejmodernějšími modely pro vývoj toto množství. “[4] Kosmologické simulace začínají při velmi vysokém kosmologickém červeném posuvu z (například z = 100 nebo větším) a jsou vyvinuty na z = 0.

Podle Benjamina D. Oppenheimera, který je jedním ze spoluautorů zprávy, „Simulace krásně zapadají do dat v raném vesmíru a krásně zapadají do místních dat, pokud můžeme předpokládat, že toto světlo navíc skutečně existuje. Je možné, že simulace neodrážejí realitu, což by samo o sobě bylo překvapením, protože intergalaktický vodík je složkou vesmíru, o které si myslíme, že jí rozumíme nejlépe. “[1] Kollmeier a její tým tvrdí, že „... buď konvenční zdroje ionizujících fotonů (galaxie a kvazary) musí přispívat podstatně více než současné pozorovací odhady, nebo naše teoretické chápání vesmíru s nízkým rudým posuvem vyžaduje zásadní revizi.“[4] Podobná studie vedená Michaelem Shullem zjistila, že schodek je pouze velký faktor 2 a nikoli faktor 5, jak se dříve tvrdilo.[5]

Potenciální řešení krize nedostatečné produkce fotonů představuje řada nedávných prací. Khaire a Srianand [6] ukázal, že pomocí aktualizovaných pozorování kvasaru a galaxií lze snadno získat faktor 2 až 5krát větší metagalaktickou rychlost fotoionizace. Nedávná pozorování kvasarů naznačují, že příspěvek kvasaru k ultrafialovým fotonům je ve srovnání s předchozími odhady velký faktor 2. Upravený příspěvek galaxie je také o faktor 3 vyšší. Kromě toho simulace Kollmeier GADGET-2 nezahrnovaly ohřev z aktivní galaktická jádra (AGN) zpětná vazba. Včetně zpětné vazby AGN se ukázalo jako důležitý prvek pro vytápění v nízkém červeném posuvu mezigalaktické médium (IGM) (Gurvich, Burkhart a Bird 2016.[7]). To znamená, že data COS s nízkým červeným posunem lze použít ke kalibraci zpětnovazebních modelů AGN v kosmologických simulacích.

Viz také

Reference

  1. ^ A b „Kosmické účetnictví odhaluje chybějící světelnou krizi“. Carnegie Institution for Science Novinky. 8. července 2014.
  2. ^ Temming, Maria (16. července 2014). „Tajemství chybějícího světla“. Sky & Telescope.
  3. ^ Danforth et. al, „na arXiv“, Předloženo ApJ,
  4. ^ A b Kollmeier, Juna; Weinberg, David H .; Oppenheimer, Benjamin D .; Haardt, Francesco; et al. (2014). „Krize fotonové nedostatečné produkce“. The Astrophysical Journal Letters. 798 (2): L32. arXiv:1404.2933. Bibcode:2014ApJ ... 789L..32K. doi:10.1088 / 2041-8205 / 789/2 / L32.
  5. ^ Shull, Moloney, Danforth, Tilton 2015 [1], Astrofyzikální deník,
  6. ^ Khaire & Srianand 2015, [2], Dopisy MNRAS,
  7. ^ Gurvich, Alex; Burkhart, Blakesley; Bird, Simeon; Haardt, Francesco; Katz, Neal; Davé, Romeel A .; Fardal, Mark; Madau, Piero; Danforth, Charles; Ford, Amanda B .; Peeples, Molly S .; McEwen, Joseph (2017). „Vliv vytápění AGN na LyαForest s nízkým rudým posuvem“. Astrofyzikální deník. 835 (2): 175. arXiv:1608.03293. Bibcode:2017ApJ ... 835..175G. doi:10.3847/1538-4357/835/2/175.