私たちが宇宙を見渡すと、宇宙はほとんど空っぽに見え、その広大な空虚さは遠く離れた星や銀河によってのみ払拭されます。 しかし、何もない空間でさえ、完全に空であるわけではありません。 星間空間は、星間物質として知られるガスと塵で飽和しています。 星間媒質は星の間に存在するものを表しますが、銀河間に存在するものを表す銀河間媒質もあります。 これらの媒質はどちらも大部分がイオン化されています。つまり、媒質内の原子から電子が取り除かれています。 これが起こるためには、原子は電子を物理的に押しのける途方もない量のエネルギーを吸収しなければなりません。 空っぽの空間にある原子は、どのように正確にイオン化されるのでしょうか?
星間媒体星間物質の約 99% はガスで、1% はちりです。
初期宇宙におけるイオン化
宇宙は約138億年前のビッグバンで始まりました。 宇宙の最も初期の瞬間、存在していたのは純粋なエネルギーだけでした。 しかし、最初の 1 秒間に、そのエネルギーの一部が凝縮して物質の最初の粒子を形成しました。 徐々に、最初の原子が出現し、主に水素の形で、少量のヘリウムとリチウムが生成されました。 最初の 380,000 年間、宇宙は熱すぎて最初の原子が電子を捕獲できなかったため、宇宙は濃密な電離ガスの霧でいっぱいでした。
最初の 380,000 年後、宇宙は十分に冷えて原子が電子を捕獲できるようになり、宇宙は電離しなくなりました。 しかし、数百万年以内に、最初の星が形成され始めました。 宇宙がより小さくて密度が高かったため、最初に形成された星は大質量でした。 質量の大きい星は大量の放射線を放出するため、星はゆっくりと宇宙を再電離し始めました。 約 10 億年前、宇宙が再電離するのに十分な量の星と放射線が存在し、再電離時代として知られる時代が生じました。
星は宇宙をイオン化したか?
大質量星はガスをイオン化する大量の放射線を放出します。 星が宇宙の再電離をもたらしたのは十分に単純に思えます。 ただし、話には続きがあります。 詳細な観測と計算を通じて、天文学者は、星からの放射線が宇宙全体をイオン化するには不十分であることを発見しました。したがって、他の放射線源が存在するに違いありません。
これらの他の発生源は、ガンマ線バースト (GRB) として知られるイベントに由来する可能性があります。 GRB は、大質量星がライフサイクルの終わりに崩壊するときに放出するガンマ線の大規模なバーストであり、ガンマ線はエネルギーが非常に高いため、原子を簡単にイオン化できます。 しかし、GRB でさえ、空間の電離を説明するには十分ではありません。
ガンマ線バーストガンマ線バーストは、宇宙で最もエネルギッシュで暴力的なイベントの 1 つです。
ブラック ホール、中性子星、クエーサーなど、他にも発生源が存在する可能性がありますが、天文学者は宇宙のイオン化の原因を正確に特定する必要があります。 技術と望遠鏡が進歩するにつれて、天文学者はこの問題に関するより多くの証拠を見つける可能性が高く、何が宇宙をイオン化したのかを発見するのは時間の問題かもしれません.
