Кризис недопроизводства фотонов — это космологическая дискуссия о предполагаемом дефиците между наблюдаемыми фотонами и предсказанными фотонами. [1] [2]
Дефицит или кризис недопроизводства — это теоретическая проблема, возникающая в результате сравнения наблюдений ультрафиолетового света, излучаемого известными популяциями галактик и квазаров , с теоретическими предсказаниями количества ультрафиолетового света, необходимого для моделирования наблюдаемого распределения газообразного водорода в локальной вселенной. в космологическом моделировании. Распределение газообразного водорода было сделано с помощью наблюдений за лесом Лайман-альфа с помощью спектрографа космического происхождения космического телескопа Хаббл . [3] Количество света от галактик и квазаров можно оценить по его влиянию на распределение водорода и гелия в областях между галактиками. Высокоэнергетические ультрафиолетовые фотоны могут превращать электрически нейтральный газообразный водород в ионизированный газ.
Команда под руководством Джуны Коллмайер сообщила о неожиданном дефиците примерно в 400% между ионизирующим светом известных источников и фактическими наблюдениями межгалактического водорода. Коллмайер и ее команда написали в своем научном отчете: «Мы изучаем статистику леса Лайман-альфа с низким красным смещением на основе гидродинамического моделирования сглаженных частиц в свете недавних улучшений в оценке эволюции космического ультрафиолетового фона (УФБ) и недавних наблюдений Спектрограф космического происхождения (COS). Мы обнаружили, что значение скорости метагалактической фотоионизации, требуемое нашим моделированием для соответствия наблюдаемым свойствам леса Лайман-альфа с низким красным смещением, в 5 раз превышает значение, предсказанное современными моделями эволюции этой величины. ». [4] Космологическое моделирование начинается при очень большом космологическом красном смещении z (например, z=100 или больше) и развивается до z=0.
По словам Бенджамина Д. Оппенгеймера, одного из соавторов отчета: «Моделирование прекрасно соответствует данным ранней Вселенной, и они прекрасно соответствуют локальным данным, если нам позволить предположить, что этот дополнительный свет действительно существует. Возможно, симуляции не отражают реальность, что само по себе было бы неожиданностью, поскольку межгалактический водород — это компонент Вселенной, который, как нам кажется, мы понимаем лучше всего». [1] Коллмейер и ее команда заявляют, что «...либо традиционные источники ионизирующих фотонов (галактики и квазары) должны вносить значительно больший вклад, чем текущие наблюдательные оценки, либо наше теоретическое понимание Вселенной с низким красным смещением нуждается в существенном пересмотре». [4] Аналогичное исследование, проведенное Майклом Шуллом, показало, что дефицит лишь в два раза больше, а не в пять раз больше, как утверждалось ранее. [5]
Потенциальное решение кризиса недопроизводства фотонов представлено в серии недавних статей. Хайре и Сриананд [6] показали, что скорость метагалактической фотоионизации в два-пять раз выше может быть легко получена с помощью обновленных наблюдений квазаров и галактик. Недавние наблюдения квазаров показывают, что вклад квазаров в ультрафиолетовые фотоны вдвое превышает предыдущие оценки. Пересмотренный вклад галактик также в три раза выше. Более того, моделирование Kollmeier GADGET-2 не включало нагрев от обратной связи активных галактических ядер (AGN). Было показано, что включение обратной связи АЯГ является важным элементом нагрева в межгалактической среде с низким красным смещением (IGM) (Гурвич, Буркхарт и Берд, 2016. [7] ). Это означает, что данные COS с низким красным смещением можно использовать для калибровки моделей обратной связи АЯГ в космологическом моделировании.