Išmatuota visų žvaigždžių šviesa

Pirmą kartą astronomai nustato bendrą šviesos kiekį visatoje

Kiek žvaigždės yra kosmose? Astronomai dabar atsakė į šį klausimą. © NASA / ESA, J. Maíz Apellániz (Andalūzijos astrofizikos institutas)
skaityti garsiai

Dangaus šviesos balansas: Astronomai pirmą kartą išmatavo šviesos kiekį, kuris buvo paleistas nuo pirmųjų žvaigždžių atsiradimo Visatoje. Pagal tai visos žvaigždės, kurios kada nors egzistavo kartu, maždaug per pastaruosius 13 milijardų metų skleidė maždaug 4 x 10 84 fotonų. Kaip pranešė tyrėjai žurnale „Science“, naujosios žvaigždės užsidegė maždaug po dviejų milijardų metų po didžiojo sprogimo.

„Ar žinote, kiek žvaigždžių stovi?“ Šis klausimas yra ne tik vaikų dainoje, nes žvaigždžių skaičius ir ypač žvaigždžių formavimo intensyvumas laikui bėgant suteikia svarbios informacijos apie mūsų visatos istoriją ir apie jos ateitį. Žvaigždžių skaičių rasti nėra nieko, bet nesunku: „Net ir patys galingiausi teleskopai negali aptikti visų galaktikų dangaus detalėse“, - aiškina Marco Ajello ir jo kolegos iš „Fermi-LAT“ bendradarbiavimo.

Kosminė šviesos migla

Taigi ką tu darai? Vienas iš sprendimų yra ekstragalaktinis foninis apšvietimas (EBL). Šis difuzinis UV spinduliuotės, matomos šviesos ir infraraudonųjų spindulių rūkas persmelkia visą visatą. Įdomus dalykas: „Žvaigždžių šviesa, sklindanti iš galaktikų, neprarandama, bet tampa šio ekstragalaktinio foninio apšvietimo dalimi“, - aiškina astronomai. "Jame yra visa šviesa, kurią per visą Visatos gyvavimo laiką sukūrė skirtingi šaltiniai."

Tačiau net ir šią foninę šviesą sunku išmatuoti tiesiogiai. „Dėl ryškių priekinių šaltinių, tokių kaip Zodiako šviesa, tokius matavimus labai sunku atlikti“, - aiškina „Ajello“ kolega Abhishekas Desai. Nepaisant dešimtmečius trukusių bandymų, nebuvo įmanoma susiaurinti kosminio spinduliuotės skleidžiamo šviesos kiekio.

Gama spinduliuotės absorbcija atskleidžia šviesos kiekį

Tačiau dabar Ajello ir jo komanda sugalvojo kitokį požiūrį: kai gama spinduliai iš tolimų šaltinių praeina per kosminės radiacijos ūką, jie yra iš dalies absorbuojami - kuo daugiau šviesos, tuo didesnė ta absorbcija. „Išmatavę, kiek gama fotonų buvo absorbuoti, galime nustatyti, koks yra tankus radiacijos rūkas ir tokiu būdu, kiek šviesos buvo skirtingu metu“, - sako Ajello. displėjus

Matuoti buvo įmanoma tik gama spindulių teleskopu „Fermi“. NASA / Sonomos valstybinis universitetas, Aurore Simonnet

Šis matavimas buvo įmanomas gama spindulių teleskopu Fermi. Remdamiesi devynerių metų stebėjimo laikotarpio duomenimis, astronomai pasirinko 739 garsiakalbius kaip gama spinduliuotės šaltinius - masyvias juodąsias skylutes, kurios mūsų kryptimi siunčia stipriai susietus gama spinduliuotės purkštukus. „Naudodamiesi blazeriais skirtingais atstumais, mes sugebėjome išmatuoti žvaigždės kiekį skirtingose ​​Visatos epochose“, - aiškina Ajello.

Skaičius su 84 nuliais

Rezultatas: Praėjus maždaug 13 milijardų metų, visos Visatos žvaigždės kartu išleido didžiulį šviesos kiekį - 4 x 10 84 fotonų - tai atitinka keturis su 84 nuliais. „Pirmą kartą matavome, kiek spinduliavo žvaigždžių - dar niekas to nepadarė“, - sako Ajello.

Tačiau matavimai taip pat parodo, kaip laikui bėgant pakito šviesos kiekis kosmose, taigi ir žvaigždžių skaičius. Atitinkamai žvaigždžių formavimo pikas buvo maždaug po dviejų milijardų metų po Didžiojo sprogimo. Nuo to laiko naujų žvaigždžių skaičius pamažu, bet stabiliai mažėja. Kaip teigia astronomai, šis kursas sutinka su ankstesnėmis prielaidomis ir matavimais atskirais laikotarpiais.

"Visatos variklis"

Nustatę kosminį foną, Ajello ir „Fermi-LAT“ komanda padarė didelę astronominę pažangą. Nes jų matavimai padeda geriau suprasti mūsų visatos istoriją. „Žvaigždžių susidarymas yra didžiulis kosminio energijos, materijos ir sunkiųjų elementų perdirbimo ciklas“, - aiškina bendraautorius Dieteris Hartmannas. Tai visatos variklis. “(Mokslas, 2018; doi: 10.1126 / science.aat8123)

(Clemsono universitetas, 2018 11 30 - NPO)