Молекули в ранньому Всесвіті

1Новосядлий, Б, Сергієнко, О, 2Шульга, ВМ
1Астрономічна обсерваторія Львівського національного університету ім. Івана Франка, Львів, Україна
2Радіоастрономічний інститут НАН України, Харків, Україна
Рубрика: Позагалактична астрономія
Мова: українська
Анотація: 

Ми вивчаємо формування перших молекул, негативних іонів водню та молекулярних іонів у моделі Всесвіту з космологічною сталою та холодною темною матерією. Космологічна рекомбінація описується в рамках модифікованої моделі ефективного 3-рівневого атома, а кінетика хімічних реакцій — в рамках мінімальної моделі для водню, дейтерію та гелію. Встановлено, що викликані неточностями в розрахунку космологічної рекомбінації похибки відносних концентрацій молекул сягають 2-3 %. Похибки космологічних параметрів впливають на оцінки відносних концентрацій молекул, негативних іонів водню та молекулярних іонів на рівні 2 %. При відсутності реіонізації на червоному зміщенні z = 10 відношення концентрацій до концентрації водню становлять 3.08*10–13 для H, 2.37*10–6 для H2, 1.26*10–13 для H+2, 1.12*10–9 для HD та 8.54*10–14 для HeH+.

Ключові слова: космологічна рекомбінація, ранній Всесвіт, формування перших молекул, холодна темна матерія
References: 

1. Б. Новосядлий, "Формування великомасштабної структури Всесвіту: теорія і спостереження". Журн. фіз. досл. 11, 226—257 (2007).

2. Y. Ali-Haimoud, C. M. Hirata, "HyRec: A fast and highly accurate primordial hydrogen and helium recombination code". Phys. Rev. D. 83 (4) (2011).

3. E. Alizadeh, C. M. Hirata, "Molecular hydrogen in the cosmic recombination epoch". Phys. Rev. D. 84 (8), 083011 (14) (2011).

4. J. Chluba, R. M. Thomas, "Towards a complete treatment of the cosmological recombination problem". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 412, 748— 764 (2011).

5. C. M. Coppola, P. Diomede, S. Longo, M. Capitelli, "H2 and HD direct photodissociation in the chemistry of the primordial Universe". Astrophys. J. 727 (2011).

6. C. M. Coppola, S. Longo, M. Capitelli, F. Palla, D. Galli, "Vibrational level population of H2 and Н; in the early universe". Astrophys. J. Suppl. Ser. 193 (2011).

7. B. D. Fields, P. Molaro, S. Sarkar, "Big-bang nucleosynthesis". Chin. Phys. C. 38, 339—344 (2014).

8. D. Galli, F. Palla, "The chemistry of the early Universe". Astron. and Astrophys. 335, 403—420 (1998).

9. D. Galli, F. Palla, "The dawn of chemistry". Ann. Rev. Astron. and Astrophys. 51, 163—206 (2013).

10. S. C. O. Glover, T. Abel, "Uncertainties in H2 and HD chemistry and cooling and their role in early structure formation". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 388, 1627—1651 (2008).

11. S. C. O. Glover, D. W. Savin, "Is H3 cooling ever important in primordial gas?". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 393, 911—948 (2009).

12. C. M. Hirata, N. Padmanabhan, "Cosmological production of H2 before the formation of the first galaxies". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 372, 1175—1186 (2006).

13. Y. I. Izotov, I. G. Kolesnik, "Kinetics of H2 formation in the primordial gas". Sov. Astronomy. 28, 15—21 (1984).

14. E. E. Kholupenko, A. V. Ivanchik, D. A. Varshalovich, "Rapid He II → He I recombination and radiation arising from this process". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 378, L39—L43 (2007).

15. S. Lepp, J. M. Shull, "Molecules in the early universe". Astrophys. J. 280, 465—469 (1984).

16. S. Lepp, P. C. Stancil, A. Dalgarno, "Topical review: Atomic and molecular processes in the early Universe". J. Phys. B. 35, R57—R80 (2002).

17. B. Novosyadlyj, "Perturbations of ionization fractions at the cosmological recombination epoch". Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 370, 1771—1782 (2006).

18. P. J. E. Peebles, "Recombination of the primeval plasma". Astrophys. J. 153, 1 (1968).

19. D. Pfenniger, D. Puy, "Possible flakes of molecular hydrogen in the early Universe". Astron. and Astrophys. 398, 447—454 (2003).

20. Planck Collaboration Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters. Astron. and Astrophys. 571 (2014).

21. Planck Collaboration Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters. Astron. and Astrophys. 594 (2016).

22. D. Puy, G. Alecian, BourlotLe, et al., "Formation of primordial molecules and thermal balance in the early universe". Astron. and Astrophys. 267, 337— 346 (1993).

23. D. Puy, M. Signore, "Primordial molecules in the early cloud formation". Astron. and Astrophys. 305, 371 (1996).

24. D. Puy, M. Signore, "Moiecular cooling of a coliapsing protocloud". New Astron. 2, 299—308 (1997).

25. D. Puy, M. Signore, "Primordial chemistry". New Astron. Rev. 43, 223—241 (1999).

26. D. Puy, M. Signore, "Primordial chemistry from molecules to secondary cosmic microwave background anisotropies". New Astron. Rev. 51, 411—416 (2007).

27. J. A. Rubino-Martin, J. Chluba, W. A. Fendt, B. D. Wandelt, "Estimating the impact of recombination uncertainties on the cosmological parameter constraints from cosmic microwave background experiments". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 403, 439—452 (2010).

28. D. R. G. Schleicher, D. Galli, F. Palla, et al., "Effects ofprimordial chemistry on the cosmic microwave background". Astron. and Astrophys. 490, 521—535 (2008).

29. D. Scott, A. Moss, "Matter temperature during cosmological recombination". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 397, 445—446 (2009).

30. S. Seager, D. D. Sasselov, D. Scott, "A new calculation of the recombination epoch". Astrophys. J. 523, L1—L5 (1999).

31. S. Seager, D. D. Sasselov, D. Scott, "How exactly did the Universe become neutral?". Astrophys. J. Suppl. Ser. 128, 407—430 (2000).

32. P. C. Stancil, S. Lepp, A. Dalgarno, "The Deuterium chemistry of the early Universe". Astrophys. J. 509, 1—10 (1998).

33. P. Vonlanthen, T. Rauscher, C. Winteler, et al., "Chemishy of heavy elements in the Dark Ages". Astron. and Astrophys. 503, 47—59 (2009).

34. W. Y. Wong, A. Moss, D. Scott, "How well do we understand cosmological recombination?". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 386, 1023—1028 (2008).