W ciemnościach między gwiazdami ukryte jest całe światło, które wszechświat stworzył od Wielkiego Wybuchu.
Teraz naukowcy sądzą, że wiedzą w przybliżeniu, ile to światła. Od ich narodzin kilka milionów lat po Wielkim Wybuchu gwiazdy wytworzyły około 4 x 10 ^ 84 fotonów lub cząsteczek światła, zgodnie z nowymi pomiarami opublikowanymi dzisiaj (29 listopada) w czasopiśmie Science.
Marco Ajello, współautor badań i astrofizyk z Clemson University, powiedział, że większość światła we wszechświecie pochodzi od gwiazd.
Oto, co się dzieje: Gwiazdy takie jak nasze Słońce są zasilane przez reakcje jądrowe w rdzeniu, w których protony wodoru łączą się ze sobą, tworząc hel. Proces ten uwalnia również energię w postaci fotonów promieniowania gamma. Fotony te mają sto milionów razy więcej energii niż zwykłe fotony, które widzimy jako światło widzialne.
Ponieważ jądro Słońca jest bardzo gęste, fotony te nie mogą uciec i zamiast tego uderzają w atomy i elektrony, ostatecznie tracąc energię. Setki tysięcy lat później opuszczają słońce, mając około milion razy mniej energii niż światło widzialne, powiedział Ajello.
Światło, które widzimy, pochodzi z fotonów tworzonych przez gwiazdy w naszej własnej galaktyce, w tym słońce. Mierzenie całego tego innego światła w innych częściach wszechświata - ukrytego na ciemnym niebie wśród gwiazd, które widzimy - jest „trudne, ponieważ jest bardzo, bardzo słabe”, powiedział Ajello Live Science. W rzeczy samej, próba zobaczenia całego światła we wszechświecie przypominałaby spojrzenie na 60-watową żarówkę z odległości 4 kilometrów, dodał.
Ajello i jego zespół zastosowali pośrednią metodę pomiaru tego światła, opierając się na danych z kosmicznego teleskopu gamma-ray Fermi NASA, który krąży wokół Ziemi od 2008 roku. Naukowcy przyjrzeli się promieniom gamma emitowanym z 739 blazarów (niewiarygodnie jasne galaktyki z czarnymi dziurami, które strzelają promieniami gamma w naszym kierunku) i jednym rozbłyskiem gamma (eksplozja o bardzo wysokiej energii), aby oszacować, ile światła gwiazd istniało w różnych epokach wszechświata - im dalej źródło promieniowania gamma tym dawniej czas.
Gdy przechodzą przez wszechświat, fotony w tych promieniach gamma oddziałują z „pozagalaktycznym światłem tła”, mgłą fotonów ultrafioletowych, optycznych i podczerwonych wytwarzanych przez gwiazdy. Proces ten przekształca fotony w elektrony i ich partnerów antymaterii, pozytony. Wykrywając te niewielkie zmiany, Ajello i jego zespół byli w stanie oszacować, ile światła gwiazd lub „mgły” było w różnych momentach.
Naukowcy odkryli, że gwiazdy formowały się w najwyższym tempie około 10 miliardów lat temu, a następnie powstawanie gwiazd znacznie się zmniejszyło. Ajello powiedział, że całkowita ilość kiedykolwiek wyprodukowanego światła „nie jest bardzo ważna”.
W rzeczywistości liczba 4 x 10 ^ 84 obliczona przez naukowców dla całkowitej liczby wytworzonych fotonów może być około 10-krotnie za niska. To dlatego, że nie obejmuje fotonów w spektrum podczerwieni, które mają niższą energię niż światło widzialne, powiedział Ajello.
Bardziej ekscytującym wynikiem jest to, że naukowcy mogli obliczyć, ile i jakiego rodzaju fotonów istniało w różnych epokach wszechświata, zaczynając od (prawie) początku. Ajello i jego zespół stworzyli historię światła gwiazd obejmującą ponad 90 procent czasu kosmicznego. Aby skonstruować pozostałe 10 procent, czyli sam początek światła gwiazd, „musielibyśmy poczekać jeszcze 10 lat obserwacji”, powiedział Ajello.
Migawka światła gwiazd utworzonego podczas niemowlęctwa wszechświata może pochodzić z ogromnego kosmicznego teleskopu Jamesa Webba, którego uruchomienie szacuje się na 2021 r., Powiedział Ajello.
To „kolejny kamień milowy zespołu Fermi”, Elisa Prandini, doktorantka na wydziale fizyki i astronomii na uniwersytecie w Padwie we Włoszech, napisała w perspektywie w tym samym wydaniu Science. Prandini, która nie była zaangażowana w bieżące badania, również zakończyła swoją perspektywę wzmianką o Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba i bardziej „bezpośrednich” pomiarach, jakie mogłaby przynieść.
