Zdjęcie po lewej pokazuje część naszego nieba, zwaną polem Boötesa, w świetle podczerwonym, podczas gdy zdjęcie po prawej pokazuje tajemniczy blask podczerwieni w tle uchwycony przez Kosmiczny Teleskop Spitzer NASA w tym samym obszarze nieba. Źródło: NASA / JPL-Caltech
Co powoduje tajemniczy blask promieniowania widziany na całym niebie przez teleskopy podczerwone? Odpowiedź może leżeć w kombinacji pojęć, które są stosunkowo nowe w dziedzinie astronomii i są również nieco kontrowersyjne. Nieuczciwe gwiazdy, które zostały wyrzucone z galaktyk, mogą zostać zatopione w aureolach ciemnej materii, które teoretycznie mają otaczać galaktyki. Podczas gdy te aureole ciemnej materii były wcześniej wykrywane jedynie pośrednio, obserwując ich efekty grawitacyjne, mogą one również utrzymywać źródło enigmatycznego blasku promieniowania.
„Blask tła podczerwieni na naszym niebie był ogromną tajemnicą”, powiedziała Asantha Cooray z University of California w Irvine, główny autor nowych badań opublikowanych dzisiaj w czasopiśmie Nature. „Mamy nowe dowody, że to światło pochodzi z gwiazd, które zatrzymują się między galaktykami. Indywidualnie gwiazdy są zbyt słabe, aby je zobaczyć, ale uważamy, że widzimy ich wspólny blask. ”
Zbiorowy blask pochodzi z „interhalo” halo ciemnej materii, które przenika Wszechświat, i może odpowiedzieć na wielkie pytanie, dlaczego ilość obserwowanego światła przekracza ilość światła emitowanego ze znanych galaktyk.
„Galaktyki istnieją w aureolach ciemnej materii, które są znacznie większe niż galaktyki; kiedy galaktyki tworzą się i łączą ze sobą, halo ciemnej materii powiększa się, a gwiazdy i gaz opadają na środek halo ”- powiedział Edward L. (Ned) Wright z UCLA i członek zespołu, który użył Spitzer Space Telescope, aby odszukaj źródło światła podczerwonego. „Mówimy, że jedna gwiazdka na tysiąc tego nie robi i zamiast tego rozkłada się jak ciemna materia. Ciemnej materii nie widać bardzo dobrze, ale sugerujemy, że faktycznie ma w niej kilka gwiazd - tylko jedną dziesiątą 1 procent liczby gwiazd w jasnej części galaktyki. Jedna gwiazdka na tysiąc zostaje usunięta z widzialnej galaktyki i rozmieszczona jak ciemna materia. ”
Aureola ciemnej materii nie jest całkowicie ciemna, powiedział Wright. „Niewielka część, jedna dziesiąta procenta gwiazd w centralnej galaktyce została rozłożona na halo, co może powodować fluktuacje, które widzimy”.
Wright powiedział, że w dużych gromadach galaktyk astronomowie stwierdzili znacznie wyższy procent światła wewnątrz halo, aż 20 procent.
W tym badaniu Cooray, Wright i koledzy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Spitzer do stworzenia mapy podczerwieni regionu nieba w gwiazdozbiorze Boötes. Światło podróżuje do nas od 10 miliardów lat.
„Przypuszczalnie to światło w aureolach występuje wszędzie na niebie i po prostu nie zostało zmierzone nigdzie indziej”, powiedział Wright, który jest również głównym badaczem misji NASA w zakresie szerokiego pola badań w podczerwieni.
„Jeśli naprawdę potrafimy zrozumieć pochodzenie tła podczerwieni, możemy zrozumieć, kiedy całe światło we wszechświecie zostało wyprodukowane i ile zostało wyprodukowane” - powiedział Wright. „Historia całej produkcji światła we wszechświecie jest zakodowana na tym tle. Mówimy, że fluktuacje mogą być wywołane rozmytymi krawędziami galaktyk, które istniały w tym samym czasie, w którym powstała większość gwiazd, około 10 miliardów lat temu ”.
Światło pojawia się na plamistym wzorze na zdjęciach Spitzera.
Nowe odkrycie jest sprzeczne z badaniem, które wyszło tego lata. Alexander „Sasha” Kashlinsky z Centrum Lotów Kosmicznych Goddard NASA i jego zespół spojrzeli na Spitzera na tę samą plamę nieba i zaproponowali, że światło tworzące niezwykły wzór pochodzi z pierwszych gwiazd i galaktyk.
W nowym badaniu Cooray i współpracownicy przyjrzeli się danym z większej części nieba, zwanej polem Bootesa, pokrywającym łuk odpowiadający 50 pełnemu księżycowi Ziemi. Obserwacje te nie były tak wrażliwe jak te z badań grupy Kashlinsky'ego, ale większa skala pozwoliła badaczom lepiej analizować wzór tła światła podczerwonego.
„Przez 250 godzin patrzyliśmy na pole Bootes za pomocą Spitzera” - powiedział współautor Daniel Stern z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii. „Badanie słabego tła podczerwieni było jednym z głównych celów naszej ankiety i starannie zaprojektowaliśmy obserwacje mające na celu bezpośrednie odniesienie się do ważnego, trudnego pytania o to, co powoduje blask tła. ”
Zespół doszedł do wniosku, że wzór światła w podczerwieni nie jest zgodny z teoriami i symulacjami komputerowymi pierwszych gwiazd i galaktyk. Naukowcy twierdzą, że blask jest zbyt jasny, aby pochodził z pierwszych galaktyk, które, jak się uważa, nie były tak duże ani tak liczne, jak galaktyki, które widzimy dzisiaj wokół nas. Zamiast tego naukowcy proponują nową teorię wyjaśniającą plamiste światło, opartą na teoriach światła gwiazd „intracluster” lub „intrahalo”.
Zespół stwierdził, że potrzebne są dalsze badania, aby potwierdzić te odkrycia, dodając, że Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba powinien pomóc.
„Ostre widzenie w podczerwieni teleskopu Jamesa Webba pozwoli zobaczyć bezpośrednio niektóre z pierwszych gwiazd i galaktyk, a także zbłąkane gwiazdy czające się między obrzeżami pobliskich galaktyk” - powiedział Eric Smith, zastępca kierownika programu JWST w centrali NASA w Waszyngtonie. „Tajemnicze obiekty tworzące światło podczerwone w tle mogą w końcu zostać odkryte”.
Źródła: NASA, UCLA
