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宇宙:宇宙再電離の後期に起きた宇宙全体の加熱を示す観測可能なシグナル

Nature 506, 7487 doi: 10.1038/nature12999

再電離時代のモデルやシミュレーションからは、再電離の中心段階を示す赤方偏移と電離したバブルの特徴的なサイズを示すスケールで、水素原子の21 cm遷移スペクトルに、明瞭なゆらぎピークが見られるだろうと予測されている。この予測は、星の残骸、特にX線連星によって宇宙のガスがその時代に、宇宙マイクロ波背景放射よりもずっと高い温度(約30 K)に加熱されたという仮定に基づいている。今回我々は、これとは別に、X線連星の硬スペクトル、つまり、低エネルギー光子より高エネルギー光子が多いスペクトルによって、このような加熱が非効果的になり、その結果、空間的に一様な加熱が遅れて起きて、21 cmスペクトルに見られる再電離の痕跡が修正されることを示す。(数ミリケルビンでピークに達する)大規模なゆらぎの単一の上昇降下を探すよりも、宇宙の平均ガス温度がマイクロ波背景放射以上に上昇したことを示すはっきりと異なる(数ミリケルビン未満の)極小値も特徴とするもっと複雑なシグナルを我々は予想しなければならない。このシグナルを観測すれば、おそらく現在稼働している電波望遠鏡を使って、初期に硬X線の宇宙背景放射があったことを実証できるだろう。

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