Учёные вычислили, сколько частиц света испустили звёзды за всё время существования наблюдаемой Вселенной, а также проследили, как величина менялась с течением времени: примерно 10 в 84 степени фотонов (единица и 84 нуля после неё). Новые данные помогут ответить на давние вопросы об эволюции галактик и о природе тёмной материи.
Дальше будет много терминов, сложных для понимания, но вы держитесь.
Астрономы отмечают, что измерить количество света – сложная задача. Просто сложить светимость всех галактик недостаточно. Каждый выпущенный звездой квант рано или поздно становится частью внегалактического фонового света (extragalactic background light), или ВФС. Это совокупность всех фотонов, путешествующих в космическом пространстве. Явление правильнее называть диапазоном электромагнитного спектра (а не только видимой человеческому глазу части спектра). При этом не всё пространство создаётся звёздами.
Для измерения количества именно звёздных фотонов необходимо учитывать видимый свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Дело в том, что звёздный свет от далёких галактик превращается в инфракрасное свечение из-за красного смещения. При этом на больших расстояниях наблюдается и обратных эффект, когда кванты синего света переходят в ультрафиолетовую область.
Измерить интенсивность ВФС напрямую в данном диапазоне достаточно сложно, т.к. препятствие создают разнообразные эффекты, такие как зодиакальный свет (солнечный свет, рассеянный частицами космической пыли).
Авторы исследования прибегли к новому методу. Они воспользовались тем фактом, что инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые фотоны способны вступать в реакцию с гамма-квантами определённой энергии. В этом процессе гамма-квант и фотон исчезают, а вместо них образуется пара из электрона и позитрона.
Специалисты взяли за основу наблюдения за 739 блазарами (класс внегалактических объектов высокой светимости) с помощью гамма-телескопа «Ферми». Они искали в спектре принятого излучения провалы в тех точках, где число гамма-квантов должно было уменьшаться из-за реакций со звёздными фотонами.
Из-за того, что объекты расположены на различных расстояниях от нашей планеты (излучение они испустили в разное время), специалисты получили так называемый «временной срез» количества света в космосе. В общей сложности было охвачено более 90% времени жизни Вселенной – 13,7 миллиарда лет.
«Используя блазары на разных расстояниях от нас, мы измерили полное количество звёздного света в разные периоды времени. Мы измерили полное количество звёздного света в каждую эпоху: один миллиард лет назад, два миллиарда лет назад, шесть миллиардов лет назад и так далее, вплоть до того момента, когда сформировались первые звёзды», – говорит Вайдеи Палийя из Университета Клемсона в США.
Измерения позволили учёным оценить скорость образования звёзд в разные эпохи. Эти данные, в свою очередь, имеют значение для нашего понимания эволюции галактик, роли космической пыли и даже природы тёмной материи.
Как и исследования традиционными методами, потенциально подверженными разнообразным ошибкам, новая работа показала пик звездообразования около 11 миллиардов лет назад.
«Это независимое подтверждение предыдущих измерений скорости звездообразования. В астрономии, когда два совершенно независимых метода дают один и тот же ответ, это обычно означает, что мы всё делаем правильно. В данном случае мы измеряем скорость звездообразования, вообще не глядя на звезды, а наблюдая гамма-лучи, которые путешествовали в космосе», – поясняет Дэвид Томпсон из NASA.
Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter