Η εικόνα στα αριστερά δείχνει ένα τμήμα του ουρανού μας, που ονομάζεται πεδίο Boötes, σε υπέρυθρο φως, ενώ η εικόνα στα δεξιά δείχνει μια μυστηριώδη, υπέρυθρη λάμψη φόντου που τραβήχτηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA στην ίδια περιοχή του ουρανού. Πίστωση: NASA / JPL-Caltech
Τι προκαλεί τη μυστηριώδη λάμψη της ακτινοβολίας σε υπέρυθρα τηλεσκόπια σε όλο τον ουρανό; Η απάντηση μπορεί να βρίσκεται σε έναν συνδυασμό εννοιών που είναι σχετικά νέες στον τομέα της αστρονομίας και είναι επίσης κάπως αμφιλεγόμενες. Τα αστεία αστέρια που έχουν εκδιωχθεί από γαλαξίες μπορεί να ενσωματωθούν σε φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης που έχουν θεωρηθεί ότι περιβάλλουν τους γαλαξίες. Ενώ αυτά τα φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης έχουν προηγουμένως εντοπιστεί έμμεσα μόνο παρατηρώντας τα βαρυτικά τους αποτελέσματα, μπορεί επίσης να συγκρατούν την πηγή της αινιγματικής λάμψης της ακτινοβολίας.
«Η υπέρυθρη λάμψη στο φόντο του ουρανού μας ήταν ένα τεράστιο μυστήριο», δήλωσε η Asantha Cooray του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Irvine, επικεφαλής συγγραφέας της νέας έρευνας που δημοσιεύθηκε σήμερα στο περιοδικό Nature. «Έχουμε νέα στοιχεία ότι αυτό το φως προέρχεται από τα αστέρια που παραμένουν ανάμεσα στους γαλαξίες. Μεμονωμένα, τα αστέρια είναι πολύ αχνά για να τα δουν, αλλά πιστεύουμε ότι βλέπουμε τη συλλογική τους λάμψη. "
Η συλλογική λάμψη προέρχεται από το «interhalo» των φωτοστέφανων της σκοτεινής ύλης που διαπερνά το Σύμπαν και μπορεί να απαντήσει στο μεγάλο ερώτημα γιατί η ποσότητα φωτός που παρατηρείται υπερβαίνει την ποσότητα φωτός που εκπέμπεται από γνωστούς γαλαξίες.
«Οι γαλαξίες υπάρχουν σε φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης που είναι πολύ μεγαλύτερα από τους γαλαξίες. όταν οι γαλαξίες σχηματίζονται και συγχωνεύονται, το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης μεγαλώνει και τα αστέρια και το αέριο βυθίζονται στη μέση του φωτοστέφανου », δήλωσε ο Edward L. (Ned) Wright από την UCLA και ένα μέλος της ομάδας που χρησιμοποίησε το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer για να Αναζητήστε την πηγή του υπέρυθρου φωτός. «Αυτό που λέμε είναι ένα αστέρι στα χίλια δεν το κάνει και αντ 'αυτού διανέμεται σαν σκοτεινή ύλη. Δεν μπορείτε να δείτε τη σκοτεινή ύλη πολύ καλά, αλλά προτείνουμε ότι στην πραγματικότητα έχει μερικά αστέρια - μόνο το ένα δέκατο του 1 τοις εκατό του αριθμού των αστεριών στο φωτεινό μέρος του γαλαξία. Ένα αστέρι στα χίλια αφαιρείται από τον ορατό γαλαξία και διανέμεται σαν τη σκοτεινή ύλη. "
Το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης δεν είναι εντελώς σκοτεινό, είπε ο Ράιτ. «Ένα μικρό κλάσμα, το ένα δέκατο του εκατοστιαίου ποσοστού, των αστεριών στον κεντρικό γαλαξία έχει απλωθεί στο φωτοστέφανο και αυτό μπορεί να προκαλέσει τις διακυμάνσεις που βλέπουμε».
Σε μεγάλα σμήνη γαλαξιών, οι αστρονόμοι έχουν βρει πολύ υψηλότερα ποσοστά ενδοαλο-φωτός, έως και 20 τοις εκατό, είπε ο Ράιτ.
Για αυτήν τη μελέτη, οι Cooray, Wright και συνεργάτες χρησιμοποίησαν το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer για να παράγουν έναν υπέρυθρο χάρτη μιας περιοχής του ουρανού στον αστερισμό Boötes. Το φως μας ταξιδεύει για 10 δισεκατομμύρια χρόνια.
«Πιθανώς αυτό το φως στα φωτοστέφανα εμφανίζεται παντού στον ουρανό και απλά δεν έχει μετρηθεί πουθενά αλλού», δήλωσε ο Wright, ο οποίος είναι επίσης κύριος ερευνητής της αποστολής της NASA για την υπέρυθρη έρευνα υπέρυθρης έρευνας (WISE).
«Αν μπορούμε πραγματικά να καταλάβουμε την προέλευση του υποβάθρου υπέρυθρων, μπορούμε να καταλάβουμε πότε παρήχθη όλο το φως στο σύμπαν και πόσο παρήχθη», είπε ο Ράιτ. «Η ιστορία όλης της παραγωγής φωτός στο σύμπαν κωδικοποιείται σε αυτό το υπόβαθρο. Λέμε ότι οι διακυμάνσεις μπορούν να προκύψουν από τα ασαφή άκρα των γαλαξιών που υπήρχαν την ίδια στιγμή που δημιουργήθηκαν τα περισσότερα από τα αστέρια, πριν από περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια. "
Το φως εμφανίζεται σε κηλίδες μοτίβο στις εικόνες Spitzer.
Το νέο εύρημα έρχεται σε αντίθεση με μια μελέτη που κυκλοφόρησε αυτό το καλοκαίρι. Ο Alexander "Sasha" Kashlinsky του Κέντρου Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA και η ομάδα του κοίταξαν το ίδιο κομμάτι του ουρανού με τον Spitzer και πρότειναν το φως κάνοντας το ασυνήθιστο μοτίβο να έρχεται από τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες.
Στη νέα μελέτη, ο Cooray και οι συνάδελφοί του εξέτασαν δεδομένα από ένα μεγαλύτερο μέρος του ουρανού, που ονομάζεται πεδίο Bootes, καλύπτοντας ένα τόξο ισοδύναμο με 50 πλήρεις φεγγάρια της Γης. Αυτές οι παρατηρήσεις δεν ήταν τόσο ευαίσθητες όσο εκείνες από τις μελέτες της ομάδας Kashlinsky, αλλά η μεγαλύτερη κλίμακα επέτρεψε στους ερευνητές να αναλύσουν καλύτερα το μοτίβο του φόντου υπέρυθρου φωτός.
"Κοιτάξαμε το πεδίο Bootes με τον Spitzer για 250 ώρες", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Daniel Stern του Jet Propulsion Laboratory της NASA στο Pasadena της Καλιφόρνια. "Η μελέτη του εξασθενημένου υπέρυθρου φόντου ήταν ένας από τους βασικούς στόχους της έρευνας μας, και σχεδιάσαμε προσεκτικά τις παρατηρήσεις προκειμένου να αντιμετωπιστεί άμεσα το σημαντικό, προκλητικό ερώτημα του τι προκαλεί τη λάμψη του φόντου. "
Η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το μοτίβο φωτός της υπέρυθρης λάμψης δεν συμβαδίζει με τις θεωρίες και τις προσομοιώσεις υπολογιστών των πρώτων αστεριών και γαλαξιών. Οι ερευνητές λένε ότι η λάμψη είναι πολύ φωτεινή για να είναι από τους πρώτους γαλαξίες, οι οποίοι πιστεύεται ότι δεν ήταν τόσο μεγάλοι ή τόσο μεγάλοι όσο οι γαλαξίες που βλέπουμε γύρω μας σήμερα. Αντ 'αυτού, οι επιστήμονες προτείνουν μια νέα θεωρία για να εξηγήσουν το κηλίδες φως, που βασίζεται στις θεωρίες του «ενδοκλειστού» ή του «ενδοαλογονούχου» φωτός.
Η ομάδα είπε ότι απαιτείται περισσότερη έρευνα για να επιβεβαιωθούν αυτά τα ευρήματα, προσθέτοντας ότι το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb πρέπει να βοηθήσει.
«Το έντονο υπέρυθρο όραμα του Τηλεσκοπίου James Webb θα μπορεί να δει μερικά από τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες άμεσα, καθώς και τα αδέσποτα αστέρια που κρύβονται ανάμεσα στα περίχωρα των κοντινών γαλαξιών», δήλωσε ο Eric Smith, αναπληρωτής διευθυντής προγράμματος της JWST στα κεντρικά γραφεία της NASA στην Ουάσιγκτον. «Τα αντικείμενα μυστηρίου που απαρτίζουν το υπέρυθρο φως του φόντου μπορεί τελικά να εκτεθούν.»
Πηγές: NASA, UCLA
