Voici comment cela fonctionne:
1. Le principe de base:
* Quasars: Les quasars sont des objets extrêmement brillants et distants alimentés par des trous noirs supermassifs dans les centres des galaxies. Ils émettent de la lumière sur une large gamme de longueurs d'onde.
* Absorption d'hydrogène: Les atomes d'hydrogène neutres absorbent la lumière à une longueur d'onde spécifique appelée lignée Lyman-alpha.
* Effet Gunn-Peterson: Lorsque nous observons la lumière à partir d'un quasar éloigné à travers l'IgM, nous nous attendons à voir un "creux" ou une baisse du spectre à la longueur d'onde de Lyman-Alpha, indiquant l'absorption par l'hydrogène neutre intermédiaire.
2. L'importance du creux de Gunn-Peterson:
* preuve d'un IGM neutre: La présence du creux de Gunn-Peterson suggère fortement que l'IgM a été rempli d'hydrogène neutre au début de l'univers. Ceci est crucial car il soutient l'idée que l'univers était opaque à la lumière pour le moment.
* Déterminer le décalage vers le rouge de la réionisation: En mesurant la profondeur et l'étendue du creux de Gunn-Peterson, nous pouvons déterminer le décalage vers le rouge (et donc le temps) lorsque l'univers est passé du neutre à ionisé. C'est ce qu'on appelle l'époque de la réionisation (Eor).
* sonder l'univers précoce: Le creux de Gunn-Peterson nous permet d'étudier les propriétés de l'IGM pendant cette période critique:
* densité: La profondeur du creux est liée à la densité de l'hydrogène neutre.
* Température: La largeur du creux peut être utilisée pour estimer la température de l'IgM.
* Structure: Les variations dans le creux peuvent révéler la présence de structures à grande échelle comme les filaments et les vides.
3. Observations et défis:
* Observations précoces: Les premières observations du creux de Gunn-Peterson ont été faites dans les années 1960, mais le signal était très faible en raison des limites des télescopes et de la sensibilité.
* Observations modernes: Les télescopes modernes, comme le télescope spatial Hubble et les télescopes au sol équipés de spectrographes avancés, nous ont permis de détecter et d'étudier le creux de Gunn-Peterson avec une précision beaucoup plus élevée.
* défis: Le creux de Gunn-Peterson est souvent très faible, en particulier à des décalages vers le rouge plus élevés. Cela rend difficile la détection et l'étude, en particulier en présence d'autres caractéristiques d'absorption des galaxies intermédiaires.
En conclusion, le creux de Gunn-Peterson est un outil puissant pour étudier l'univers précoce, en particulier l'époque de la réionisation. En observant l'absorption de la lumière Lyman-alpha à partir de quasars par l'hydrogène neutre dans l'IGM, nous gagnons des informations précieuses sur l'évolution de l'univers, les propriétés de l'IgM et la transition d'un état neutre à un état ionisé.
