Wrażenia artysty z pozagalaktycznej emisji i pochłaniania światła w tle. Kliknij, aby powiększyć
Wszechświat jest wypełniony rozproszonym blaskiem promieniowania pochodzącego ze wszystkich gwiazd i galaktyk. Ta kosmiczna mgła jest w rzeczywistości trudna do wykrycia, ponieważ mamy w pobliżu znacznie jaśniejsze obiekty, które mogą ją zmyć; jak światła miasta zasłaniają gwiazdy nocą. Jednym ze sposobów pomiaru tego promieniowania jest użycie promieniowania z kwazarów, które są wyjątkowo jasne i odległe. Promieniowanie wysokoenergetyczne z kwazarów traci energię, gdy przechodzi przez to promieniowanie tła, i można to zmierzyć.
W całej przestrzeni migocze kosmiczne światło tła. Przyczyniają się do tego gwiazdy, galaktyki - wszelkiego rodzaju źródła; światło jest w rzeczywistości ich resztkami. Teraz astrofizycy odkryli, że to światło nie jest tak intensywne, jak ktokolwiek się domyślał. Naukowcy wykorzystali dwa odległe kwazary jako „sondy” i zarejestrowali ich widma gamma za pomocą H.E.S.S. teleskopy w Namibii. Widma te okazały się nieco zaczerwienione; światło tła zdawało się jedynie nieznacznie zaciemniać promieniowanie kwazarów. Te obserwacje rzucają światło nie tylko na światło tła, ale także na tak wielkie tematy jak narodziny i rozwój galaktyk (Nature, 20 kwietnia 2006).
Gwiazdy, galaktyki, kwazary i wiele innych obiektów przyczyniają się do powstawania mgły promieniowania we wszechświecie. Przenika całą przestrzeń międzygalaktyczną; to „resztkowe” światło, które emitują wszystkie te obiekty. Pozagalaktyczne światło tła - EBL - obejmuje epokę gwiezdnej aktywności, od momentu powstania pierwszych gwiazd do teraźniejszości. Naukowcy od dawna próbują zmierzyć tę emisję. Wykonanie tego bezpośrednio nie jest jednak łatwe i wyjątkowo niedokładne, ponieważ atmosfera ziemska, Układ Słoneczny i Droga Mleczna wysyłają promieniowanie, które przeszkadza w obserwowaniu słabego EBL.
Jednym wyjściem z tego problemu jest obserwacja kwazarów - kosmicznych fabryk energii, które mają ogromną czarną dziurę pośrodku. Te „pułapki grawitacyjne” połykają wokół siebie gaz i wypluwają go z powrotem w postaci plazmy, przyspieszając niemal do prędkości światła. Jest to promieniowanie skupione w protonach, elektronach i falach elektromagnetycznych. Często może być setki razy szerszy niż jego macierzysta galaktyka. Jeśli ten „strumień kwazara” skieruje się w kierunku Ziemi, promieniowanie może wydawać się dość silne - astronomowie nazywają to „blazarem”.
Dwa obiekty, które H.E.S.S. naukowcy zaobserwowali, że oba są blazarami. Jak używać ich jako sond? Wysyłają bardzo energetyczne cząstki światła gamma, które tracą siłę w drodze na Ziemię po uderzeniu w fotony EBL. Powoduje to zaczerwienienie pierwotnego spektrum gamma blazar - jak wtedy, gdy Słońce zbliża się do horyzontu o zmierzchu, a ziemska atmosfera rozprasza więcej niebieskiej części światła słonecznego niż czerwonej. Im gęstsza atmosfera, tym bardziej czerwone słońce. Zaczerwienienie zależy od grubości podłoża. Ten fakt jest kluczem do zbadania składu EBL.
Luigi Costamante z Instytutu Fizyki Jądrowej im. Maxa Plancka w Heidelbergu mówi: „głównym problemem jest to, że dystrybucja energii w kwazarach może przybierać różne formy. Do tej pory nie mogliśmy naprawdę powiedzieć, czy jakiekolwiek obserwowane widmo wygląda na czerwone, ponieważ naprawdę miało silne zaczerwienienie, czy też tak było od samego początku. ”
Ten problem został rozwiązany dzięki widmom gamma dwóch kwazarów - H 2356-309 i 1ES 1101-232. Obiekty te są bardziej odległe niż jakiekolwiek dotychczas obserwowane źródła. Wrażliwość H.E.S.S. teleskop umożliwił ich zbadanie. Okazuje się, że intensywność EBL nie jest wystarczająco silna, aby zaczerwienić światło kwazara; widma są zbyt niebieskie i zawierają zbyt wiele promieni gamma o wyższej energii.
H.E.S.S. dane pozwoliły naukowcom ustalić maksymalną intensywność rozproszonego światła. Jest blisko najniższej granicy wynikającej z sumy światła pojedynczych galaktyk widocznej w teleskopie optycznym. To odpowiada na pytanie, które od lat intryguje astronomów: czy światło rozproszone powstaje przede wszystkim przez promieniowanie pierwszych gwiazd? The H.E.S.S. wyniki wydają się eliminować tę możliwość. Nie ma też miejsca na wkład z innych źródeł, takich jak normalne galaktyki. Dokładniejsze spojrzenie na przestrzeń międzygalaktyczną daje nowe perspektywy badania promieni gamma poza naszą galaktyką.
Oryginalne źródło: Towarzystwo Maxa Plancka
