Ein Absorptionsprofil, das bei 78 Megahertz im über den Himmel gemittelten Spektrum zentriert ist

Titel	Ein Absorptionsprofil, das bei 78 Megahertz im über den Himmel gemittelten Spektrum zentriert ist
Autoren	Judd D. Bowman, Alan E. E. Rogers, Raul A. Monsalve, Thomas J. Mozdzen, Nivedita Mahesh
Zeitschrift	Nature, Band 555, Ausgabe 7694, S. 67-70
Datum	10/13/2018
DOI	10.1038/nature25792
Einführung	Im frühen Universum, nach der Entstehung der Sterne, durchdrangen deren ultraviolette Emissionen das ursprüngliche Wasserstoffgas und veränderten den Anregungszustand seiner 21-Zentimeter-Hyperfeinlinie. Diese Wechselwirkung führte dazu, dass das Gas Photonen aus dem kosmischen Mikrowellenhintergrund absorbierte, was zu einer deutlichen spektralen Verzerrung führte, die bei Radiofrequenzen unter 200 Megahertz nachweisbar ist. In dieser Studie wird die Beobachtung eines abgeflachten Absorptionsprofils im über den Himmel gemittelten Radiospektrum vorgestellt. Dieses Profil, das bei 78 Megahertz zentriert ist, weist eine bestangepasste volle Breite beim Halbmaximum von 19 Megahertz und eine Amplitude von 0,5 Kelvin auf. Während es weitgehend mit den theoretischen Vorhersagen für das 21-Zentimeter-Signal von frühen Sternen übereinstimmt, übertrifft die beobachtete Amplitude die höchsten Vorhersagen um mehr als den Faktor zwei. Diese Abweichung deutet darauf hin, dass das primordiale Gas entweder deutlich kälter war als erwartet oder die Temperatur der Hintergrundstrahlung unerwartet höher war. Herkömmliche astrophysikalische Erklärungen, wie die Strahlung von Sternen oder Sternüberresten, reichen nicht aus, um diesen Unterschied zu erklären. Von den vorgeschlagenen Erweiterungen der kosmologischen und teilchenphysikalischen Standardmodelle scheint nur die Abkühlung des Gases aufgrund von Wechselwirkungen zwischen dunkler Materie und Baryonen die beobachtete Amplitude zu erklären. Die niederfrequente Grenze des Profils deutet auf das Vorhandensein von Sternen und die Produktion von Lyman-alpha-Photonen 180 Millionen Jahre nach dem Urknall hin, während die hochfrequente Grenze eine Erwärmung des Gases über die Strahlungstemperatur in den darauf folgenden 100 Millionen Jahren anzeigt.
Zitat	Bowman, J. D.; Rogers, A. E. E.; Monsalve, R. A.; Mozdzen, T. J.; Mahesh, N. An absorption profile centred at 78 megahertz in the sky-averaged spectrum. Nature 2018, 555, 67-70. https://doi.org/10.1038/nature25792
Element	Wasserstoff (H)
Industrie	Weltraum , Forschung & Labor

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