Ośrodek międzygalaktyczny

Ośrodek międzygalaktyczny to niezwykle rozrzedzona materia wypełniająca przestrzeń pomiędzy galaktykami. Średnie gęstości ośrodka międzygalaktycznego są nieporównywalnie mniejsze do gęstości plazmy osiągalnej w laboratoryjnej próżnii. Materia ośrodka międzygalaktycznego jest bardzo niejednorodna i silnie zjonizowana aż do odległości kosmologicznych odpowiadających przesunięciu ku czerwieni około 6.

Własności ośrodka międzygalaktycznego można badać przede wszystkim w oparciu o wpływ, jaki ma istnienie tego ośrodka na promieniowanie docierające do nas z odległych obiektów, takich jak kwazary czy rozbłyski gamma. Udaje się także obserwować emisję tego ośrodka pochodzącą z obszarów o większej niż typowo gęstości.

Największe zgęszczenia ośrodka międzygalaktycznego obserwujemy w bogatych gromadach galaktyk. Ośrodek międzygalaktyczny osiąga tam gęstości nawet kilkaset razy większe od średniej gęstości materii we Wszechświecie i wypełnia przestrzeń między galaktykami, otaczając też całą gromadę. Temperatura tej plazmy jest bardzo wysoka, około 10⁸ K, plazma jest praktycznie całkowicie zjonizowana i świeci w zakresie promieniowania rentgenowskiego.

Poza gromadami galaktyk ośrodek jest rzadszy i ma temperaturę niższą, typowo 10⁵ – 10⁷ K, i jest nazywany ośrodkiem „ciepłym” (ang. Warm-Hot Intergalactic Medium, w skrócie WHIM), istnieją też jeszcze chłodniejsze obłoki czy filamenty gazu. Obecność tych chłodniejszych obłoków zaznacza się wyraźnie w widmach promieniowania odległych kwazarów. Ponieważ wodór w tych obłokach nie jest całkowicie zjonizowany, w promieniowaniu kwazarów pojawiają się wąskie linie absorpcyjne, związane głównie z linią Lyman_alpha wodoru. Im bardziej odległy kwazar, tym więcej obłoków jest na linii widzenia pomiędzy nami a kwazarem, i w widmie kwazara pojawia się wtedy cały las linii, stąd zjawisko nazywane jest „lasem Lymana”. Linia odpowiadająca poszczególnym obłokom pojawia się w innej części widma kwazara (im bliżej jest obłok, tym linia mniej przesunięta ku czerwieni) ze względu na kosmologiczna ekspansję Wszechświata. Dla kwazarów o przesunięciu ku czerwieni ponad 6 zjawisko praktycznie uniemożliwia badanie pewnej części widma promieniowania kwazara.

Wysoka temperatura ośrodka międzygalaktycznego, znacznie wyższa niż temperatura promieniowania tła wypełniającego Wszechświat, jest wynikiem procesu formowania się niejednorodności w rozkładzie materii, w tym galaktyk i gwiazd. Materia opadająca na centrum grawitacyjne gromady galaktyk rozgrzewa się w wyniku procesu dyssypacji energii potencjalnej. Do podgrzania ośrodka międzygalaktycznego przyczyniły się też kwazary i młode galaktyki o silnej aktywności gwiazdotwórczej, które są silnymi źródłami promieniowania nadfioletowego, a także energetycznych cząstek. Nie wykluczony jest udział hipotetycznych masywnych gwiazd III populacji.

Bibliografia

• R. Barkana et al 2007 Rep. Prog. Phys. 70 627-657 , "The physics and early history of the intergalactic medium"
• F. Nicastro et al. 2005, Nature, 433, 495, "The mass of the missing baryons in the X-ray forest of the warm-hot intergalactic medium"
• A. Songaila, 2004, AJ, 127, 2598 "The Evolution of the Intergalactic Medium Transmission to Redshift 6"