Wszechświat, jak mówi nam większość kosmologów, rozpoczął się od huku. Ile światła wyprodukował wszechświat od jego narodzin, 13,8 miliarda lat temu?
Na pierwszy rzut oka wydaje się to trudną odpowiedzią. Jednak w kosmosie możemy je wyśledzić. Każda lekka cząsteczka kiedykolwiek promieniowana przez galaktyki i gwiazdy wciąż podróżuje, dlatego możemy oglądać nasze teleskopy tak daleko w czasie.
Nowy artykuł w Astrophysical Journal bada naturę tego pozagalaktycznego światła tła lub EBL. Zespół twierdzi, że pomiar EBL „jest tak samo fundamentalny dla kosmologii, jak pomiar promieniowania cieplnego pozostałego po Wielkim Wybuchu (kosmicznym mikrofalowym tle) przy długości fal radiowych”.
Okazuje się, że kilka statków kosmicznych NASA pomogło nam zrozumieć odpowiedź. Patrzyli na wszechświat na każdej długości fali światła, od długich fal radiowych po krótkie, pełne energii promienie gamma. Choć ich prace nie sięgają początków wszechświata, dają dobre pomiary przez ostatnie pięć miliardów lat. (Przypadkowo o wieku Układu Słonecznego.)
Astronomowie stwierdzili, że dziś trudno jest dostrzec to słabe światło tła na tle potężnego blasku gwiazd i galaktyk, tak trudne, jak to jest Droga Mleczna z centrum Manhattanu.
Rozwiązanie obejmuje promienie gamma i blazary, które są ogromnymi czarnymi dziurami w sercu galaktyki, które wytwarzają strumienie materiału skierowane w stronę Ziemi. Zupełnie jak latarka.
Te blazary emitują promienie gamma, ale nie wszystkie z nich docierają na Ziemię. Niektórzy astronomowie powiedzieli: „po drodze uderzają nieszczęsnego fotonu EBL”.
Kiedy tak się dzieje, promień gamma i foton wybijają się i wytwarzają ujemnie naładowany elektron i dodatnio naładowany pozyton.
Co ciekawsze, blazary wytwarzają promienie gamma przy nieco różnych energiach, które z kolei są zatrzymywane przez fotony EBL przy samych różnych energiach.
Tak więc, zastanawiając się, ile fotonów zatrzymuje promieniowanie gamma o różnych energiach, możemy zobaczyć, ile fotonów EBL znajduje się między nami a odległymi blazarami.
Naukowcy właśnie ogłosili, że mogą zobaczyć, jak z czasem zmienił się EBL. Zaglądanie dalej we wszechświecie, jak powiedzieliśmy wcześniej, służy jako rodzaj wehikułu czasu. Im dalej wstecz widzimy, jak promienie gamma wybijają się, tym lepiej możemy zmapować zmiany EBL we wcześniejszych epokach.
Aby uzyskać informacje techniczne, tak zrobili astronomowie:
- Porównano ustalenia promieniowania gamma z Kosmicznego Teleskopu Fermi z intensywnością promieniowania X mierzoną przez kilka obserwatoriów rentgenowskich, w tym Obserwatorium Rentgenowskie Chandra, Swift Gamma-Ray Burst Mission, Rossi X- ray Timing Explorer oraz XMM / Newton. To pozwoliło astronomom dowiedzieć się, jakie są jasności blazarów przy różnych energiach.
- Porównanie tych pomiarów z pomiarami wykonanymi przez specjalne teleskopy na ziemi, które mogą spojrzeć na rzeczywisty „strumień promieniowania gamma”, jaki Ziemia otrzymuje od tych blazarów. (Promienie gamma są anihilowane w naszej atmosferze i wytwarzają deszcz subatomowych cząstek, coś w rodzaju „boomu dźwiękowego”, zwanego promieniowaniem Czerenkowa.)
Astronomowie dodali, że pomiary, które mamy w tym artykule, sięgają tak daleko, jak możemy teraz zobaczyć.
„Pięć miliardów lat temu to maksymalny dystans, jaki jesteśmy w stanie sondować za pomocą naszej obecnej technologii”, stwierdził główny autor artykułu, Alberto Dominguez.
„Jasne, są dalej blazary, ale nie jesteśmy w stanie ich wykryć, ponieważ emitowane przez nie wysokoenergetyczne promienie gamma są zbyt osłabione przez EBL, kiedy do nas docierają - tak osłabione, że nasze instrumenty nie są wystarczająco czułe, aby je wykryć . ”
Źródło: High-Performance AstroComputing Center University of California
