Descrizione del progetto
Uno squarcio su uno dei periodi più enigmatici della storia dell’Universo
Proprio come la nostra storia terrestre è caratterizzata da epoche o età, così vale per la storia dell’Universo. Il Big Bang è stata un’espansione estremamente rapida di una massa puntiforme altamente densa, che ha prodotto un bollentissimo brodo di particelle. Man mano che l’Universo si è espanso e raffreddato, i protoni e i neutroni si sono combinati e in ultimo hanno attratto gli elettroni, formando atomi neutri. Questa Era in cui nuvole di gas idrogeno bloccavano la trasmissione della luce è nota come «Medioevo cosmico». Durante l’epoca della reionizzazione che seguì, la misteriosa epoca di formazione delle stelle e delle galassie, il mezzo intergalattico venne nuovamente ionizzato; apparvero le prime fonti luminose e gli enormi buchi neri, consumando qualsiasi cosa alla loro portata. Il progetto QuasarChronicles, finanziato dall’UE, si propone di caratterizzare questo intrigante e misterioso periodo di reionizzazione per aprire uno squarcio unico sulla storia del nostro Universo.
Obiettivo
How the first luminous sources reionized diffuse baryons in the intergalactic medium (IGM) is one of the most fundamental open questions in cosmology. The latest CMB constraints suggest reionization occurred at z ~ 7-8, within the realm of the highest redshift quasars known. The overarching impetus of this proposal is that Euclid's imminent discovery of scores of bright quasar beacons in a neutral universe, combined with the exquisite sensitivity of JWST, will enable a set of qualitatively new absorption spectroscopy experiments. Abundant neutral hydrogen in the IGM imprints a distinct damping wing signature on quasar spectra, which we will exploit to obtain the best constraints on the timing of reionization to date. These same spectra provide a glimpse of baryonic structure prior to reionization, which we will use to determine whether X-rays emitted by primeval black holes during cosmic dawn pre-heated the IGM, and constrain the properties of the underlying dark matter. The quasar's own ionizing radiation powers a cosmological-scale HII region encoding its radiative history, which we propose to map in absorption to answer the enigmatic question of how supermassive black holes grew to 10^9 M_sun just 800 Myr after the Big Bang. The same massive stars which reionized the IGM inevitably exploded in supernovae polluting the Universe with metals. These metals, if they reside in the neutral IGM, manifest as a forest of low-ionization absorbers, which we will use to constrain early IGM enrichment, and trace the history and topology of reionization with cosmic time. By conducting end-to-end analyses encompassing observations, theoretical modeling, state-of-the-art simulations, and Bayesian inference, we will elevate the quantitative study of reionization to be on the same solid methodological and statistical footing as other precision cosmological measurements. The PI is uniquely positioned to achieve these goals and has a proven track record for this type of synergy.
Campo scientifico
- natural sciencesmathematicsapplied mathematicsstatistics and probabilitybayesian statistics
- natural sciencesphysical sciencesastronomyphysical cosmologybig bang
- natural sciencesphysical sciencesastronomyastrophysicsblack holes
- natural sciencesphysical sciencesastronomyastrophysicsdark matter
- natural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopyabsorption spectroscopy
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-ADG - Advanced GrantIstituzione ospitante
2311 EZ Leiden
Paesi Bassi