Реионизация
В области теории Большого взрыва и космологии реионизация — это процесс, который заставил материю во Вселенной повторно ионизироваться после прохождения « темных веков ».
Реионизация — второй из двух основных фазовых переходов газа во Вселенной [ нужна ссылка ] (первый — рекомбинация ). В то время как большая часть барионного вещества во Вселенной находится в форме водорода и гелия , реионизация обычно относится строго к реионизации водорода , элемента.
Считается, что первичный гелий также испытал ту же фазу реионизационных изменений, но в разные моменты истории Вселенной. Обычно это называют реионизацией гелия .
Первым фазовым изменением водорода во Вселенной была рекомбинация , которая произошла на красном смещении z = 1089 (379 000 лет после Большого взрыва) из-за охлаждения Вселенной до точки, при которой скорость рекомбинации электронов и протонов с образованием нейтральный водород был выше, чем скорость реионизации . [ нужна цитата ] Вселенная была непрозрачна до рекомбинации из-за рассеянияфотонов (всех длин волн) от свободных электронов (и свободных протонов, в значительно меньшей степени), но она становилась все более прозрачной по мере того, как все больше электронов и протонов объединялись, образуя нейтральные атомы водорода. В то время как электроны нейтрального водорода могут поглощать фотоны некоторых длин волн, переходя в возбужденное состояние , Вселенная, полная нейтрального водорода, будет относительно непрозрачной только на этих поглощаемых длинах волн, но прозрачной на протяжении большей части спектра. С этого момента начинаются Темные века Вселенной, потому что не было никаких источников света, кроме постепенно смещающегося в красную сторону космического фонового излучения.
Второе фазовое изменение произошло, когда в ранней Вселенной начали конденсироваться объекты , обладающие достаточной энергией для повторной ионизации нейтрального водорода. По мере того как эти объекты формировались и излучали энергию, Вселенная снова превращалась из нейтральных атомов в ионизированную плазму . Это произошло между 150 миллионами и одним миллиардом лет после Большого взрыва (при красном смещении 20 > z > 6). [ нужна ссылка ]Однако в то время материя была рассеяна расширением Вселенной, и рассеивающие взаимодействия фотонов и электронов происходили гораздо реже, чем до электрон-протонной рекомбинации. Таким образом, Вселенная была заполнена ионизированным водородом низкой плотности и оставалась прозрачной, как и сегодня.
Оглядываясь назад на историю Вселенной, мы сталкиваемся с некоторыми трудностями наблюдения. Однако существует несколько наблюдательных методов изучения реионизации.
