Cosmic Reionization: the dawn of galaxies


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/02/2013
End date: 31/12/2017
Funding: 2800000 SEK


Description

Stjärnor som solen finns i galaxer som består av flera 100 miljarder stjärnor. Man skulle kunna tro att allt material i universum finns i såna galaxer, men det visas sig att det finns mer material mellan galaxerna än i dem. Materialet mellan galaxerna kallas för det intergalaktiska mediet och eftersom det är väldigt utsprett är det nästan osynligt. Vi vet från observationer att intergalaktisk gas består mest av väte (som faktiskt all gas i universum), och att den är joniserad (atomerna har spjälkats upp i sina elektriskt laddade beståndsdelar: elektroner och joner). Observationer visar också att det har varit så sedan åtminstone 12,5 miljard år tillbaka. Men från den kosmiska bakgrundstrålningen vet vi att det har funnits en period när gasen var neutral och bestod av hela atomer. Vi tror att när de första galaxer bildades, cirka 300 miljon år efter Big Bang, så joniserade strålningen från deras massiva stjärnor det intergalaktiska mediet. Processen kallas för universums återjonisering eftersom universum började hett och joniserat direkt efter den Stora Smällen. Från och med slutet av 2012 kommer vi att observera den där tidiga fasen i universums utveckling med ett nytt Europeiskt radioteleskop (LOFAR) som kan se strålning från det intergalaktiska mediet när det var fortfarande (delvis) neutralt. I det här projektet bygger vi så kallade kosmologiska modeller som beskriver hur de första galaxerna bildades, och hur strålningen från dessa massiva stjärnor spred sig genom det intergalaktiska mediet. Dessa modeller hjälper oss att tolka observationerna när de kommer in. På sånt sätt hoppas vi att upptäcka mycket om hur de första galaxer och stjärnor bildades. För alla dessa studier använder vi avancerade numeriska tekniker som kräver delvis superdatorer för att köra. Eftersom datorer blir mer och mer kraftfulla blir det möjligt att bygga ut modellerna och ta med mer och mer av de fysiska processer och på så sätt bygga en mer realistiskt bild av delar av universum i datorn. Modellerna kan sedan jämföras med många olika observationer som finns. Som alltid i astronomin, där det inte är möjligt att göra experiment i ett laboratorium, är det kombinationen av observationer och teoretiska modeller som kan leda till en bättre förståelse av kosmiska fenomen. Kombinationen av modeller och observationer är särskilt viktig för det här projektet eftersom observationerna kommer att vara väldigt svårt att genomföra. Radiostrålningen som vi vill observera är extremt svag och vi behöver att observera med tusentals antenner under flera tusentals timmar för att ha en chans att detektera nånting. Tolkningen av dessa svaga signaler kommer att kräva våra avancerade datorsimuleringar.

Last updated on 2017-22-03 at 07:13