С тех пор, как первые звезды впервые начали мигать примерно через 100 миллионов лет после Большого взрыва, наша Вселенная произвела примерно один триллион триллионов звезд, каждая из которых излучает звездный свет в космос. Это ошеломляющее количество энергии, но для ученых из Коллаборации по телескопам большой площади Ферми это было проблемой. Ханна Девлин из The Guardian сообщает, что астрономы и астрофизики взяли на себя грандиозную задачу по подсчету количества испущенного звездного света с момента создания Вселенной 13, 7 миллиардов лет назад.
Итак, сколько звездного света там? Согласно статье в журнале Science, в нашей вселенной было произведено 4 × 10 ^ 84 фотонов звездного света, или 4 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 фотонов.
Чтобы добраться до этого колоссально огромного числа, команда проанализировала данные за десятилетия с космического телескопа Гамма-излучения Ферми, проекта НАСА, который собирает данные о звездообразовании. Команда специально изучила данные внегалактического фонового света (EBL) - космического тумана, пронизывающего вселенную, где заканчивается 90 процентов ультрафиолетового, инфракрасного и видимого излучения, испускаемого звездами. Команда исследовала 739 блазаров, тип галактики с сверхмассивной черной дырой в центре, которая испускает потоки фотографий гамма-излучения прямо к Земле почти со скоростью света. Объекты такие яркие, с Земли видны даже очень далекие блазары. Эти фотоны из блестящих галактик сталкиваются с EBL, который поглощает некоторые из фотонов, оставляя отпечаток, который могут изучать исследователи.
Глядя на блазары в возрасте от 2 миллионов до 11, 6 миллиардов лет, исследователи смогли использовать чувствительные инструменты на телескопе Ферми для анализа их света, измеряя, сколько радиации он потерял при прохождении через EBL. Это позволило им создать точную меру плотности или толщины ЛЭБ с течением времени, по существу создавая историю звездного света во вселенной, поскольку в глубоком космосе расстояние и время - почти одно и то же.
«Используя блазары на разных расстояниях от нас, мы измерили общий свет звезд в разные периоды времени», - говорит соавтор Вайдехи Палия из Клемсонского университета в пресс-релизе. «Мы измерили общий свет звезд каждой эпохи - один миллиард лет назад, два миллиарда лет назад, шесть миллиардов лет назад и т. Д. - вплоть до того времени, когда звезды впервые образовались. Это позволило нам реконструировать EBL и определить историю звездообразования во Вселенной более эффективным способом, чем это было достигнуто ранее ».
Исследователи пытались измерить EBL в прошлом, но не смогли пройти сквозь локализованную пыль и звездный свет вблизи Земли, что делало практически невозможным сбор хороших данных о EBL. Однако телескоп Ферми, наконец, позволил команде минимизировать эти помехи, глядя на гамма-лучи. Данные, которые они собрали, соответствуют предыдущим оценкам плотности EBL.
Исследование показывает, что пик звездообразования во Вселенной произошел около 11 миллиардов лет назад. Со временем он резко замедлился, но звезды все еще формируются, и каждый год только в Млечном Пути освещается около семи новых звезд.
Исследование было не просто упражнением в разгоне нулевого ключа. Райан Мандельбаум из Gizmodo сообщает, что измерение дает ученому верхний предел для числа галактик, которые плавали около 12 миллиардов лет назад в эпоху реионизации, период, когда темная материя, водород и гелий впервые объединились в звезды и обычную материю., Также возможно, что измерение EBL может помочь разработать новые способы поиска неизвестных типов частиц.
Клемсон, астрофизик и ведущий автор Марко Аджелло, говорит, что исследование также является хорошим шагом к пониманию самых ранних дней вселенной.
«Первый миллиард лет истории нашей вселенной - это очень интересная эпоха, которая еще не исследовалась нынешними спутниками», - говорит он. «Наши измерения позволяют нам заглянуть внутрь. Возможно, однажды мы найдем способ полностью вернуться к Большому взрыву. Это наша конечная цель ».
