Na tej ploskvi so prikazane lokacije 150 blazarjev (zelenih pik), ki jih v novem uporablja teleskop Fermi Gamma-Ray. Zasluge: NASA / DOE / Fermi LAT sodelovanje
Vsa svetloba, ki jo je proizvedla vsaka zvezda, ki je že obstajala, je še vedno zunaj, toda "videti" in natančno izmeriti je izredno težko. Zdaj so astronomi, ki so uporabljali NASA-in vesoljski teleskop Gama-žarki Fermi, lahko pogledali oddaljene blazarje, da bi lahko izmerili svetlobo v ozadju vseh zvezd, ki so sijale zdaj in kadar koli že. To je omogočilo najbolj natančno merjenje zvezdne svetlobe po vsem vesolju, kar posledično pomaga določiti omejitve glede skupnega števila zvezd, ki so kdaj zasijale.
"Optična in ultravijolična svetloba zvezd še naprej potuje po vesolju tudi potem, ko zvezde ne bodo več sijale, kar ustvarja fosilno polje sevanja, ki ga lahko raziskujemo z uporabo gama žarkov iz oddaljenih virov," je dejal vodilni znanstvenik Marco Ajello z inštituta Kavli za Astrofizika in kozmologija delcev na univerzi Stanford v Kaliforniji in laboratorij za vesoljske znanosti na kalifornijski univerzi v Berkeleyju.
Njihovi rezultati zagotavljajo tudi zvezdno gostoto v kozmosu približno 1,4 zvezde na 100 milijard kubičnih svetlobnih let, kar pomeni, da je povprečna razdalja med zvezdami v vesolju približno 4.150 svetlobnih let.
Skupna vsota zvezdne svetlobe v kozmosu se imenuje ekstragalaktična svetloba v ozadju (EBL), Ajello in njegova ekipa pa so raziskali EBL s preučevanjem gama žarkov iz 150 blazarjev, ki spadajo med najbolj energične pojave v vesolju. So galaksije, ki jih poganjajo izredno energične črne luknje: imajo energijo večjo od 3 milijard elektronskih voltov (GeV) ali več kot milijardo krat večjo energijo vidne svetlobe.
Astronomi so v štirih letih uporabili Fermijeve podatke o gama žarkih z energijo nad 10 milijard elektronskih voltov (GeV), in instrument Fermi z velikim površinskim teleskopom (LAT) je prvi, ki je v tem energijskem območju zaznal več kot 500 virov.
Za gama žarke EBL deluje kot nekakšna kozmična megla, vendar je Fermi v treh različnih epohah v zgodovini vesolja izmeril količino absorpcije gama žarkov v blazarskih spektrih, ki jih ustvarjajo ultravijolična in vidna zvezda.
Fermi je v treh različnih obdobjih zgodovine vesolja meril količino absorpcije gama žarkov v blazarskih spektrih, ki jih proizvajata ultravijolična in vidna zvezdna svetloba. (Zasluge: Nasin center za vesoljske polete Goddard)
"Z več kot tisoč odkritimi doslej so blazarji najpogostejši viri, ki jih zazna Fermi, vendar so gama žarki pri teh energijah malo in daleč med, zato je bilo za izvedbo te analize potrebnih štiri leta podatkov," je povedal član skupine Justin Finke, astrofizik v Naval Research Laboratory v Washingtonu.
Gama žarki, proizvedeni v blazarskih curkih, na Zemljo potujejo več milijard svetlobnih let. Med svojim potovanjem gama žarki prehajajo skozi vedno večjo meglo vidne in ultravijolične svetlobe, ki jo oddajajo zvezde, ki so se oblikovale skozi zgodovino vesolja.
Občasno gama žarek trči z zvezdasto svetlobo in se spremeni v par delcev - elektron in njegov protimikvarni protipostavka, pozitrona. Ko se to zgodi, se svetloba gama žarkov izgubi. V bistvu postopek duši signal gama žarkov na podoben način, kot megla zasenči oddaljeni svetilnik.
Znanstveniki so iz študij bližnjih blazarjev ugotovili, koliko gama žarkov naj bi oddajalo pri različnih energijah. Bolj oddaljeni blazarji kažejo manj gama žarkov pri višjih energijah - zlasti nad 25 GeV - zahvaljujoč absorpciji kozmične megle.
Nato so raziskovalci določili povprečno slabljenje gama žarkov v treh razdaljah: Najbližja skupina je bila, ko je bilo vesolje staro 11,2 leta, srednja skupina, ko je bilo vesolje staro 8,6 milijard let, in najbolj oddaljena skupina, ko je bilo vesolje 4,1 milijarde let.
Ta animacija spremlja več gama žarkov skozi prostor in čas, od njihove emisije v curku daljnega blazarja do prihoda v Fermijev teleskop z velikimi površinami (LAT). Med potovanjem se število naključno premikajočih se ultravijoličnih in optičnih fotonov (modro) povečuje, ko se v vesolju rodi vse več zvezd. Sčasoma eden od gama žarkov naleti na foton zvezdne svetlobe in gama žarek se spremeni v elektron in pozitron. Preostali fotoni gama-žarkov prispejo v Fermi, medsebojno sodelujejo z volframovo ploščo v LAT in proizvedejo elektrone in pozitrone, katerih pot skozi detektor astronomom omogoča, da gama žarke odpeljejo do svojega vira.
S to meritvijo so znanstveniki lahko ocenili debelino megle.
"Ti rezultati vam dajejo zgornjo in spodnjo mejo glede količine svetlobe v vesolju in količine zvezd, ki so se oblikovale," je danes na novinarski konferenci povedal Finke. "Prejšnje ocene so bile le zgornja meja."
In zgornja in spodnja meja sta zelo blizu drug drugemu, je dejal Volker Bromm, astronom z univerze v Teksasu v Austinu, ki je komentiral ugotovitve. "Rezultat Fermija odpira vznemirljivo možnost omejitve najzgodnejšega obdobja nastajanja kozmičnih zvezd, s čimer je postavljen temelj za Nasin vesoljski teleskop James Webb," je dejal. "Preprosto povedano, Fermi nam daje senčno sliko prvih zvezd, medtem ko jih bo Webb neposredno zaznal."
Merjenje ekstragalaktične svetlobe v ozadju je bil eden glavnih ciljev misije Fermija, Ajello pa je dejal, da so ugotovitve ključne za pomoč pri odgovoru na številna velika vprašanja v kozmologiji.
Dokument, ki opisuje ugotovitve, je bil objavljen v četrtek na Science Express.
Vir: NASA
