Ecco come funziona:
1. Il principio di base:
* Quasar: I quasar sono oggetti estremamente luminosi e distanti alimentati da buchi neri supermassichi nei centri delle galassie. Emettono luce su una vasta gamma di lunghezze d'onda.
* Assorbimento di idrogeno: Gli atomi di idrogeno neutro assorbono la luce a una lunghezza d'onda specifica chiamata Lyman-Alpha Line.
* Effetto Gunn-Peterson: Quando osserviamo la luce da un quasar lontano attraverso l'IGM, ci aspettiamo di vedere una "depressione" o un tuffo nello spettro alla lunghezza d'onda di Lyman-alfa, indicando l'assorbimento dell'idrogeno neutro intermedio.
2. L'importanza della depressione di Gunn-Peterson:
* Prove per una IGM neutrale: La presenza della depressione di Gunn-Peterson suggerisce fortemente che l'IGM era riempita con idrogeno neutro durante l'universo precoce. Questo è cruciale perché supporta l'idea che l'universo fosse opaco alla luce in questo momento.
* Determinazione dello spostamento del rosso della reionizzazione: Misurando la profondità e l'estensione della depressione di Gunn-Peterson, possiamo determinare lo spostamento verso il rosso (e quindi il tempo) quando l'universo è passato da neutro a ionizzato. Questo è chiamato epoca di reionizzazione (EOR).
* Sondaggio dell'universo precoce: La depressione di Gunn-Peterson ci consente di studiare le proprietà dell'IGM durante questo periodo critico:
* Densità: La profondità della depressione è correlata alla densità dell'idrogeno neutro.
* Temperatura: La larghezza della depressione può essere utilizzata per stimare la temperatura dell'IGM.
* Struttura: Le variazioni della depressione possono rivelare la presenza di strutture su larga scala come filamenti e vuoti.
3. Osservazioni e sfide:
* Osservazioni precoci: Le prime osservazioni della depressione di Gunn-Peterson furono fatte negli anni '60, ma il segnale era molto debole a causa delle limitazioni dei telescopi e della sensibilità.
* Osservazioni moderne: I telescopi moderni, come il telescopio spaziale Hubble e i telescopi a terra dotati di spettrografi avanzati, ci hanno permesso di rilevare e studiare la depressione di Gunn-Peterson con una precisione molto più elevata.
* Sfide: La depressione di Gunn-Peterson è spesso molto debole, specialmente a sposi rossi più alti. Ciò rende difficile rilevare e studiare, in particolare in presenza di altre caratteristiche di assorbimento dalle galassie interventi.
In conclusione, la depressione di Gunn-Peterson è un potente strumento per studiare l'universo precoce, in particolare l'epoca della reionizzazione. Osservando l'assorbimento della luce di Lyman-Alpha da quasar da parte dell'idrogeno neutro nell'IGM, otteniamo preziose intuizioni sull'evoluzione dell'universo, sulle proprietà dell'IGM e sulla transizione da uno stato neutro a uno stato ionizzato.
