Αυτό το οικόπεδο δείχνει τις τοποθεσίες των 150 blazars (πράσινες κουκκίδες) που χρησιμοποιούνται στο νέο από το τηλεσκόπιο Fermi Gamma-Ray. Πίστωση: Συνεργασία NASA / DOE / Fermi LAT
Όλο το φως που έχει παραχθεί από κάθε αστέρι που υπήρχε ποτέ είναι ακόμα εκεί έξω, αλλά το «να το βλέπεις» και να το μετράς με ακρίβεια είναι εξαιρετικά δύσκολο. Τώρα, οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi Gamma-ray της NASA μπόρεσαν να δουν τα μακρινά τζάμια για να μετρήσουν το φως του φόντου από όλα τα αστέρια που λάμπουν τώρα και ποτέ. Αυτό επέτρεψε την ακριβέστερη μέτρηση του φωτός του αστεριού σε όλο το σύμπαν, το οποίο με τη σειρά του βοηθάει στον καθορισμό ορίων στον συνολικό αριθμό των αστεριών που έχουν ποτέ λάμψει.
«Το οπτικό και υπεριώδες φως από τα αστέρια συνεχίζει να ταξιδεύει σε όλο το σύμπαν, ακόμη και αφού τα αστέρια παύσουν να λάμπουν, και αυτό δημιουργεί ένα ορυκτό πεδίο ακτινοβολίας που μπορούμε να εξερευνήσουμε χρησιμοποιώντας ακτίνες γάμμα από μακρινές πηγές», δήλωσε ο κύριος επιστήμονας Marco Ajello από το Ινστιτούτο Kavli για Σωματιδίων Αστροφυσικής και Κοσμολογίας στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια και στο Εργαστήριο Διαστημικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.
Τα αποτελέσματά τους παρέχουν επίσης μια αστρική πυκνότητα στον Κόσμο περίπου 1,4 αστεριών ανά 100 δισεκατομμύρια κυβικά έτη φωτός, πράγμα που σημαίνει ότι η μέση απόσταση μεταξύ των αστεριών στο σύμπαν είναι περίπου 4.150 έτη φωτός.
Το συνολικό άθροισμα του φωτός του αστεριού στον Κόσμο ονομάζεται εξωγαλακτικό φως φόντου (EBL) και ο Ajello και η ομάδα του διερεύνησαν το EBL μελετώντας τις ακτίνες γάμμα από 150 blazars, οι οποίες είναι από τα πιο ενεργητικά φαινόμενα του σύμπαντος. Είναι γαλαξίες που τροφοδοτούνται από εξαιρετικά ενεργητικές μαύρες τρύπες: έχουν ενέργειες μεγαλύτερες από 3 δισεκατομμύρια ηλεκτρονικά βολτ (GeV) ή περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο φορές την ενέργεια του ορατού φωτός.
Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν τετραετή δεδομένα Fermi για ακτίνες γάμμα με ενέργειες άνω των 10 δισεκατομμυρίων ηλεκτρονίων βολτ (GeV) και το όργανο Fermi Large Area Telescope (LAT) είναι το πρώτο που ανιχνεύει περισσότερες από 500 πηγές σε αυτό το εύρος ενέργειας.
Στις ακτίνες γάμμα, το EBL λειτουργεί ως ένα είδος κοσμικής ομίχλης, αλλά ο Fermi μέτρησε την ποσότητα της απορρόφησης ακτίνων γάμμα σε φασματικά φάσματα που παράγονται από υπεριώδες και ορατό αστρικό φως σε τρεις διαφορετικές εποχές στην ιστορία του σύμπαντος.
Ο Fermi μέτρησε την ποσότητα της απορρόφησης ακτίνων γάμμα σε φάσμα blazar που παράγεται από υπεριώδες και ορατό αστρικό φως σε τρεις διαφορετικές εποχές στην ιστορία του σύμπαντος. (Credit: Διαστημικό κέντρο πτήσης Goddard της NASA)
"Με περισσότερες από χίλιες ανιχνεύσεις μέχρι στιγμής, τα blazars είναι οι πιο κοινές πηγές που ανιχνεύονται από τον Fermi, αλλά οι ακτίνες γάμμα σε αυτές τις ενέργειες είναι λίγες και πολύ μακριά, γι 'αυτό χρειάστηκαν τέσσερα χρόνια δεδομένων για να γίνει αυτή η ανάλυση", δήλωσε το μέλος της ομάδας Ο Justin Finke, αστροφυσικός στο Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο στην Ουάσιγκτον.
Οι ακτίνες γάμμα που παράγονται σε σακάκια ταξιδεύουν σε δισεκατομμύρια έτη φωτός στη Γη. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους, οι ακτίνες γάμμα περνούν από μια αυξανόμενη ομίχλη ορατού και υπεριώδους φωτός που εκπέμπεται από αστέρια που σχηματίστηκαν σε όλη την ιστορία του σύμπαντος.
Περιστασιακά, μια ακτίνα γάμμα συγκρούεται με το φως του αστεριού και μετατρέπεται σε ένα ζευγάρι σωματιδίων - ένα ηλεκτρόνιο και το αντιύλη του, ένα ποζιτρόνιο. Μόλις συμβεί αυτό, το φως ακτίνων γάμμα χάνεται. Στην πραγματικότητα, η διαδικασία μειώνει το σήμα ακτίνων γάμμα με τον ίδιο τρόπο όπως η ομίχλη μειώνει έναν μακρινό φάρο.
Από μελέτες γειτονικών blazars, οι επιστήμονες έχουν προσδιορίσει πόσες ακτίνες γάμμα πρέπει να εκπέμπονται σε διαφορετικές ενέργειες. Τα πιο μακρινά blazars δείχνουν λιγότερες ακτίνες γάμμα σε υψηλότερες ενέργειες - ειδικά πάνω από 25 GeV - χάρη στην απορρόφηση από την κοσμική ομίχλη.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές καθόρισαν τη μέση εξασθένηση των ακτίνων γάμμα σε τρία εύρη απόστασης: Η πιο κοντινή ομάδα ήταν όταν το σύμπαν ήταν 11,2 ετών, μια μεσαία ομάδα όταν το Σύμπαν ήταν 8,6 δισεκατομμύρια χρόνια και η πιο απομακρυσμένη ομάδα από όταν το Σύμπαν ήταν 4,1 δισεκατομμύρια χρόνια.
Αυτό το κινούμενο σχέδιο παρακολουθεί αρκετές ακτίνες γάμμα μέσα από το χώρο και το χρόνο, από την εκπομπή τους στο τζετ ενός μακρινού σακακιού έως την άφιξή τους στο Τηλεσκόπιο Μεγάλης Περιοχής του Φέρμι (LAT). Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους, ο αριθμός των τυχαία κινούμενων υπεριωδών και οπτικών φωτονίων (μπλε) αυξάνεται καθώς όλο και περισσότερα αστέρια γεννιούνται στο σύμπαν. Τελικά, μία από τις ακτίνες γάμμα συναντά ένα φωτόνιο φωτός του αστεριού και η ακτίνα γάμμα μετατρέπεται σε ηλεκτρόνιο και ποζιτρόνιο. Τα υπόλοιπα φωτόνια ακτίνων γάμμα φτάνουν στο Fermi, αλληλεπιδρούν με πλάκες βολφραμίου στο LAT και παράγουν τα ηλεκτρόνια και τα ποζιτρόνια των οποίων η διαδρομή μέσω του ανιχνευτή επιτρέπει στους αστρονόμους να ακολουθούν τις ακτίνες γάμμα στην πηγή τους.
Από αυτήν τη μέτρηση, οι επιστήμονες μπόρεσαν να εκτιμήσουν το πάχος της ομίχλης.
«Αυτά τα αποτελέσματα σας δίνουν τόσο ένα ανώτερο όσο και ένα κατώτερο όριο στην ποσότητα φωτός στο Σύμπαν και στην ποσότητα των αστεριών που έχουν σχηματιστεί», δήλωσε ο Finke κατά τη διάρκεια συνέντευξης Τύπου σήμερα. "Οι προηγούμενες εκτιμήσεις ήταν μόνο ένα ανώτερο όριο."
Και τα ανώτερα και κατώτατα όρια είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο, δήλωσε ο Volker Bromm, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Τέξας του Ώστιν, ο οποίος σχολίασε τα ευρήματα. «Το αποτέλεσμα του Fermi ανοίγει τη συναρπαστική δυνατότητα περιορισμού της πρώτης περιόδου σχηματισμού κοσμικών αστεριών, θέτοντας έτσι το σκηνικό για το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA», είπε. «Με απλά λόγια, η Fermi μας παρέχει μια σκιώδη εικόνα των πρώτων αστέρων, ενώ το Webb θα τα εντοπίσει άμεσα.»
Η μέτρηση του εξωγαλακτικού φωτός στο παρασκήνιο ήταν ένας από τους πρωταρχικούς στόχους της αποστολής για τον Φέρμι και ο Ατζέλο είπε ότι τα ευρήματα είναι ζωτικής σημασίας για να βοηθήσουν στην απάντηση σε πολλά μεγάλα ερωτήματα στην κοσμολογία.
Ένα έγγραφο που περιγράφει τα ευρήματα δημοσιεύθηκε την Πέμπτη στο Science Express.
Πηγή: NASA
