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Microondas cósmicas reionización ocurrió más tarde de lo pensado

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Por Allen Zeyher | Publicado: Jueves 15 de septiembre de, el año 2016


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Wikimedia Commons

Un nuevo análisis de los datos tomados por (ESA) Planck nave espacial de la radiación cósmica de fondo (CMB) de la Agencia Espacial Europea ha puesto de manifiesto que la "época de la reionización" se produjo mucho más tarde que se había pensado anteriormente.

El universo se ioniza inicialmente justo después del Big Bang, explica Jan Tauber, científico del proyecto Planck de la ESA y uno de los autores del documento sobre la reionización, que fue aceptada el 23 de julio para su publicación en Astronomía y Astrofísica.

Los últimos datos muestran que la reionización ocurrió a unos 700 millones de años después del Big Bang; la estimación anterior era de 450 millones de años.

Después de 380.000 años, el universo se había expandido y enfriado lo suficiente como para que los electrones y los protones se peguen en átomos de hidrógeno eléctricamente neutros. En ese momento, los fotones son libres de viajar, porque ya no estaban esparciendo fuera de iones. Esos fotones liberados son lo que ahora vemos como el CMB.

A partir de observaciones detalladas del CMB, los astrónomos han sabido que en algún momento, el universo se hizo reionizó, pero cuando sucedió ha sido un tema de debate caliente. El universo reionizó no es lo suficientemente opaca para bloquear los fotones del CMB de viajar, pero es suficiente para polarizar a un cierto grado. Istvan Szapudi del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai en Manoa compara mirando a través del universo a reionizó mirando hacia una montaña en una mañana brumosa. Los estudios Szapudi del CMB, pero que no participó en la obra de Tauber.

El CMB lleva la impronta de polarización de la historia de la ionización del universo desde la época de la reionización de hoy.

"Los fotones del CMB dispersan los electrones libres, y por lo tanto cuando el CMB viaja a través de un medio ionizado, es ligeramente atenuadas," dice Tauber. "Al medir esta atenuación (que llamamos la 'opacidad') se puede estimar la" distancia "recorrida a través del medio, que a su vez nos dice que cuando el medio se ioniza. Podemos determinar la opacidad con una precisión de 10-20 por ciento, dependiendo de los supuestos que haces ".

"Las mediciones altamente sensibles de [Instrumento de Alta Frecuencia de Planck (HFI)] han demostrado claramente que la reionización fue un proceso muy rápido, a partir bastante tarde en la historia cósmica y habiendo media reionizó el universo en el momento en que era de unos 700 millones de años ", dice Jean-Loup Puget del Instituto de Astrofísica Espacial en Orsay, Francia, investigador principal de la inducción de alta frecuencia y un compañero de autor del trabajo con la reionización Tauber.

La estimación anterior de 450 millones de años se basa en los datos recogidos por el WMAP (WMAP), que era más exacto que el explorador del fondo cósmico antes de ella. Sin embargo, Planck tiene mejor resolución que WMAP y llevó a una baja frecuencia instrumento sensible a tres bandas de frecuencia en el rango de 30 a 70 gigahercios y la HFI, que es sensible a seis bandas de frecuencia en el rango de 100 a 857 GHz.

¿Qué significa todo esto? Tauber y sus colegas en colaboración Planck de la ESA creen empujando hacia atrás la época de la reionización muestra que la primera generación de estrellas en el universo eran las únicas fuentes necesarias para dar cuenta de la reionización. Cuatrocientos cincuenta millones de años después del Big Bang, el universo no tenía suficientes estrellas que emiten luz ultravioleta (UV) para reionizar el cosmos, por lo que los astrónomos se vieron obligados a postular la existencia de otras fuerzas ionizantes, exóticos.

La nueva estimación de la reionización coloca en un momento en que había suficientes estrellas para realizar la tarea.

Las primeras estrellas en el universo habrían sido excelentes ionizadores. Eran muy probablemente muy grande - de 300 masas solares hasta tanto como 1.000 masas solares - y muy caliente, con temperaturas superficiales de hasta 100.000 grados Kelvin. Su luz habría sido principalmente UV y habría sido muy eficaz en la ionización del hidrógeno y el helio gas neutro a su alrededor.

Szapudi dijo que aún no había estudiado Tauber et al. Del último documento de la reionización, pero expresó su confianza en que el documento había sido "examinada por una gran colaboración de cientos de científicos que son expertos en el CMB y sobre sí mismo Planck, así que mi primera instinto sería que esto es correcto ".

La influencia de los datos de Planck todavía se hace sentir, a pesar de que la nave espacial se apagó en octubre de 2013. Se operó el doble de tiempo, ya que fue diseñado para y completó ocho de todo el cielo encuestas en lugar de los dos planificada antes de que se quedó sin refrigerante.

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