Le righe di assorbimento di 304 A He + nello spettro del quasar HE 2347-4342

Questo diagramma mostra una piccola parte dello spettro ultravioletto del quasar appena scoperto e insolitamente luminoso HE 2347-4342 (redshift z = 2.885). È stato ottenuto nel giugno 1996 con lo strumento GHRS presso il telescopio spaziale Hubble durante un tempo di esposizione totale di circa 6 ore. L'unità dell'ascissa è Angstrom (1 A = 10 -10 m); l'ordinata è intensità relativa (luminosità). La risoluzione spettrale è di circa 0,7 A.

Lo spettro registrato in questa regione è indicato da una linea continua. Come si può vedere, l'intensità è praticamente zero in diverse aree, ad esempio negli intervalli 1162-1172 A e 1176-1182 A (`depressioni'). Ciò è dovuto agli ioni di He + del quasar in primo piano, che assorbono molto la luce del quasar nella riga dell'elio 304 A spostata verso il rosso. Poiché una particolare lunghezza d'onda corrisponde a un particolare redshift e quindi a una certa distanza lungo la linea di vista, la quantità di assorbimento a una determinata lunghezza d'onda è una misura diretta del numero di ioni a una data distanza dal quasar.

Lo spettro He + è stato sovrapposto (linea tratteggiata) allo spettro dell'idrogeno (la linea Lyman-alpha 1215 A redshiftata, così come viene osservata a 4700 A con lo strumento CASPEC sul telescopio ESO 3,6-m), spostata dal fattore appropriato (304/1215) per consentire un confronto diretto delle distribuzioni spaziali d'idrogeno ed elio.

Lo spettro dell'idrogeno mostra anche molti minimi di assorbimento, ma tutti questi sono relativamente ristretti. Ciò implica l'esistenza di nuvole piccole e relativamente dense con idrogeno, situate lungo la linea di vista. Nel mezzo, c'è poco assorbimento (l'intensità relativa è vicino a 1) - questo corrisponde a "vuoti" in cui è presente poco idrogeno, cfr. le aree vicine a 1160 A e 1174-5 A. Qui, anche l'assorbimento di ioni di He + è relativamente piccolo, quindi questi ioni sono anche meno numerosi in questi vuoti.

Come descritto nel comunicato stampa dell'ESO eso9720 (1° agosto 1997), un'analisi dettagliata di questi dati ha dimostrato che le depressioni osservate corrispondono a grandi regioni spaziali di elio non ancora completamente ionizzato.

Questa è la prima volta che è stato possibile guardare indietro all'epoca della re-ionizzazione nell'universo primordiale, pochi miliardi di anni dopo il Big Bang.