Schwarze Löcher beheizt frühen Universum langsamer als bisher angenommen

Schwarze Löcher als Begleiter zu frühen Sternen genommen haben mehr Zeit, um die Temperatur des antiken Universums zu erhöhen, als bisher angenommen, schlägt eine neue Studie.

Wissenschaftler fanden heraus, dass die Energie aus diesen frühen Paarungen dauerte länger, bis die Temperatur des Universums, zu erhöhen, was bedeutet, dass Astronomen Anzeichen für den Erwärmungsprozess zuvor gedacht, um außerhalb des zulässigen Bereichs erkennen konnte. Zwei Meilensteine der kosmischen aufgetreten im Universum ein paar 100 Millionen Jahre nach dem Urknall – dominieren Wasserstoffgas war sowohl beheizt und transparent gemacht.

"Früher dachte man, dass diese zwei Meilensteine sind gut in der Zeit, und damit in Beobachtungsdaten, getrennt" Co-Autor Rennan Barkana, der Tel Aviv University zu studieren Space.com per e-Mail mitgeteilt. [Die Geschichte und Struktur des Universums (Infografik Slideshow)]

Barkana arbeitete mit Blei Studienautor Anastasia Fialkov, auch der Tel Aviv University und Eli Visbal, der Columbia University, zu bestimmen, dass die Heizung am ehesten den frühen überlappt, und vielleicht Mitte, Teil des Reionization, der Prozess, der die Ereignisse des frühen Universums Wissenschaftler heute, dass die Heizung potentiell beobachtbaren Astronomen heute sichtbar werden dürfen.

Hohe Energie, schwacher Hitze

Wie Sterne hatten Stars im frühen Universum heute oft Begleiter. Wenn einer der beiden Begleiter Stars explodierte um ein schwarzes Loch, das neue System zu erstellen – bekannt als ein x-ray Binary (XRB) — emittierte Energie in den Röntgen-Spektren. Obwohl andere Systeme Röntgenstrahlen emittieren, sind XRBs die hellsten, dominieren die kosmische Gesamtintensität der Röntgenstrahlen.

In der Frühphase des Universums war energetische Röntgenstrahlen bis das Wasserstoffgas zu heizen, die Raum gefüllt. Vorher, vermuteten Wissenschaftler, dass niederenergetischen Röntgenstrahlen die Energie um das frühe Universum Wärme zugeführt. Aber den letzten verbesserte Modelle von XRBs ergab, dass hochenergetische Röntgenstrahlen die Szene beherrscht.

Fialkov Team verwendet neue Modelle, um die benötigte Zeit, die zur Erwärmung des Wasserstoffs verteilt im ganzen Universum neu zu berechnen. Überraschend, die Forscher sagten, die höhere Energie Röntgenstrahlen hat länger gedauert, Temperaturen als die weniger leistungsfähigen Strahlen zu erhöhen.

"Hochenergetische Röntgenstrahlen Reisen in der Regel eine lange Strecke, über eine lange Zeit, bevor ihre Energie absorbiert wird und das Gas heizt," sagte Barkana. "Schließlich, ihre ganze Energie lagert, aber"letztlich"wird zu spät im frühen Universum, Galaxie und Sternentstehung hochfahren."

Nach dem Urknall, Protonen und Neutronen in Form neutraler Wasserstoff, das grundlegendste Element des Periodensystems und dominieren Gas im Universum miteinander verbunden. Die Dominanz des neutralen Wasserstoffs gerendert das Universum undurchsichtig, in einer Periode bekannt als kosmische "Dark Ages", die während der ersten 100 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte. Erst nach Sternen und Galaxien zu Form und Release UV-Licht begann das Universum der Reionization, clearing das Wasserstoffgas und das Universum noch einmal transparent für energiereiche Ereignisse machen beginnen.

Die frühen Stars nicht gelungen, die Dunkelheit des frühen Universums zu deaktivieren, bis fast 1 Milliarde Jahre, seit dem Urknall vergangen waren. Infolgedessen kämpfen Astronomen spähen durch die Dunkelheit, der ersten Milliarde Jahre im Leben von 13,8 Milliarden Jahre alten Universum zu beobachten. Allerdings Niedrigenergie-Strahlung wird durch das kosmische Gas übergeben und ist eine viel versprechende Sonde von jenen frühen Zeiten.

Mit niederenergetischen Röntgenstrahlen die Szene dominieren würde Wasserstoffgas im frühen Universum schnell erhitzt haben wie es Energie absorbiert. Nach diesem Modell würde Wissenschaftler haben eine schwierige Zeit beobachten, Anzeichen für die Heizung, die fertig haben würde, lange bevor die Reionization abgeschlossen war.

Aber die Verlangsamung verursacht durch das Vorhandensein von hochenergetischen Röntgenstrahlen bedeutet, dass die Heizung sich ausbreitenden Transparenz überschneiden, so dass Wissenschaftler Einblicke in den Prozess zu erfassen.

Die Forschung wurde online veröffentlicht heute (5. Februar) in der Zeitschrift Nature.

Beobachtung der beobachtbaren

Mehreren Radioteleskopen wurden errichtet, mit dem Ziel, die Eigenschaften der ersten Sterne und Galaxien zu beobachten. Das Low-Frequency Array in den Niederlanden, Precision Array zum Sondieren der Epoche Reionization in Südafrika und der Murchison Weitfeld-Array in Western Australia alle studieren die 21-Zentimeter (8,3 Zoll) Wellenlänge, die Frequenz, wo Wasserstoff Emission ausgegeben wird. Weitere Teleskope sind derzeit in den Werken, darunter Square Kilometer Array (SKA), die 5.000-Meile-Breite (8.000 Kilometer) Gruppierung von Teleskopen in ganz Südafrika und Australien verbreitet.

Nach experimentellen Kosmologe Judd Bowman der Arizona State University sollten Teleskope wie das SKA, Signale von der Heizung des frühen Universums, zu erkennen, wenn die Designer die neue Forschung berücksichtigen können.

In ein Begleiter News and Views Artikel veröffentlicht in der gleichen Ausgabe von Nature, Bowman schrieb: "die Ergebnisse sollten Astrophysiker den Wellenlängenbereich zu überdenken, die auf die Teleskope werden aufgefordert."

Bowman, der nicht Teil der aktuellen Studie war, studiert das frühe Universum und die 21-cm-Linie.

Wenn Ingenieure den aktuellen Arrays unter der Annahme entwickelt, dass Reionization wäre für den Radioteleskopen sichtbar, die neue Entdeckung legt nahe, dass diese Instrumente auch in der Lage, Anzeichen für Heizung durch frühe schwarze Löcher, die einst als unerreichbar zu erkennen.

Anmerkung des Herausgebers: diese Geschichte wurde aktualisiert: Korrekturen zu reflektieren, um 5:40 Uhr EST Die Korrekturen von Rennan einige Punkte geklärt Barkana während interviewt für dieses Stück.

Folgen Sie uns @Spacedotcom , Facebook und Google + .