再電離

再電離是在大爆炸宇宙學的黑暗期之後,宇宙中物質再電離的過程,並且是宇宙中氣體的兩次主要相變中的第二次。當主要的重子物質成為氫的型式,再電離通常指的是氫氣體的電離。宇宙原生的也經歷過相同的相變,但在宇宙歷史上是不同的點,並且通常會稱為氦再電離

背景

描繪出的宇宙時間線,刻畫出再電離在宇宙歷史上的位置。

在宇宙中氫的第一次相變是復合,發生在紅移z = 1100(大爆炸之後的400,000年),由於在這個點上宇宙的冷卻使得電子質子結合形成中性氫原子的比率高過氫被電離的比率。因為光子的散射,在再結合之前的宇宙是不透明的,但在更多的電子被捕獲形成氫之後,宇宙變得越來越透明。同時,中性氫(或其它的原子或分子)的電子能夠吸收某些波長的光子成為激發態,充滿中性氫原子的宇宙相對來說對這些波長是不透明的,而對其他大部分的頻譜是透明的。黑暗時期就從這個點開始,因為除了逐漸變暗的微波背景輻射,沒有其他的光源。

第二次的相變發生在早期宇宙充滿足以使中性氫游離的能量,開始形成天體的時期。當這些天體形成和輻射能量,在大爆炸之後的一億五千萬年至十億年(在紅移6 < z < 20),宇宙將從中性再回復成電離的電漿。但是,現在因為宇宙的膨脹已經將物質稀釋,並且散射的交互作用不再像再結合之前的頻繁。因此,一如今天的狀況,充滿低密度游離化氫的宇宙仍然是透明的。

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