Впадина Ганна — Петерсона

В течение более трёх десятилетий после предсказания не было найдено ни одного объекта, достаточно далёкого для того, чтобы можно было обнаружить впадину. Лишь в 2001 году, когда Роберт Беккер и другие[2], используя данные Sloan Digital Sky Survey, открыли квазар с красным смещением ${\displaystyle z=6,28}$, впадина Ганна — Петерсона наконец была обнаружена. В статье Беккера также были описаны квазары с красными смещениями ${\displaystyle z=5,82}$ и ${\displaystyle z=5,99}$, и, хотя для каждого из них наблюдалось поглощение на длинах волн на синей стороне перехода Лайман-альфа, но также имелись и многочисленные всплески потока. Однако поток квазара с ${\displaystyle z=6,28}$ был фактически нулевым за пределом Лайман-альфа, что означало, что доля нейтрального водорода в межгалактической среде должна была превышать ${\displaystyle \sim 10^{-3}}$.

Обнаружение впадины Ганна — Петерсона для квазара с ${\displaystyle z=6,28}$ и её отсутствие для квазаров, обнаруженных при красных смещениях чуть ниже ${\displaystyle z=6}$, убедительно доказывают, что водород во вселенной испытал переход от нейтрального к ионизованному около ${\displaystyle z=6}$. После рекомбинации вселенная должна была быть нейтральной до тех пор, пока первые объекты во вселенной не начали излучать свет и энергию, которые могли бы реионизировать окружающую межгалактическую среду. Однако, поскольку сечение рассеяния фотонов с энергиями, близкими к пределу Лайман-альфа, на нейтральном водороде очень велико, даже небольшая доля нейтрального водорода сделает оптическую толщину межгалактической среды достаточно большой, чтобы вызвать подавление наблюдаемого излучения. Несмотря на то, что отношение нейтрального водорода к ионизованному водороду, возможно, не было особенно велико, слабый поток, наблюдаемый выше предела Лайман-альфа, указывает на то, что вселенная находилась на последних стадиях реионизации.

В 2003 году после первого обнародования данных с космического аппарата WMAP открытие Беккера, что конец реионизации произошёл при ${\displaystyle z\approx 6}$, казалось, вступило в противоречие с оценками, сделанными из измерения WMAP плотности электронов.[3] Однако данные WMAP III, опубликованные в 2006 году, теперь, по-видимому, находятся в гораздо лучшем согласии с ограничениями на реионизацию, установленными при наблюдении впадины Ганна — Петерсона.[4]

• Лес Лайман-альфа