Absorption measurement of hydrogen molecules in the early universe

The observability of hydrogen molecules in absorption is investigated. For solar abundances, such as in the Galaxy, the absorption measurement is very difficult because the absorption efficiency of the hydrogen molecular absorption lines is significantly smaller than that of dust grains. On the other hand, in the metal-poor condition as expected in the early universe, the absorption efficiency of the hydrogen molecules become comparable with or larger than that of the dust grains. If bright infrared sources behind the molecular gas clouds could be used, the absorption measurement of the hydrogen molecules would be an important technique to analyze the primordial gas clouds that are contracting into first-generation objects. The SPICA (Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics) will be sensitive enough to detect a molecular gas cloud of 10(exp 24)/sq cm against an infrared source of 10 mJy flux. These observations would be able to reveal the distribution of the primordial molecular gas clouds in the early universe.
吸収を使った水素分子の観測可能性を調べた。銀河系におけるような太陽元素組成にとっては、水素分子吸収線の吸収効率はちり微粒子と比較してかなり小さいので、吸収測定が非常に困難である。他方、初期宇宙に期待されるような金属欠乏条件では、水素分子の吸収効率はちり微粒子に匹敵するかそれ以上となる。もしも、分子ガス雲の背後に明るい赤外線源を利用できるなら、水素分子の吸収測定は第1世代の天体へと収縮しつつある原始ガス雲を分析する重要な技術であろう。SPICA(スペース光赤外天文台)は、流束10mJyの赤外線源に対して10(exp 24)/平方センチメートルの分子ガス雲を検出するのに充分な感度である。これらの観測は、初期宇宙における原始分子ガス雲の分布を明らかにできる。