Zmierzono ilość światła wszystkich gwiazd wszechświata - nawet tych najstarszych, które już dawno zgasły. To światło stanowi pewnego rodzaju kosmiczną mgłę, przez którą czasem z trudem przebijają się promienie gamma.
Astronomowie, używając danych pozyskanych przez Fermi Gamma-ray Space Telescope, dokonali najdokładniejszego dotąd pomiaru blasku gwiazd świecących we wszechświecie. Ów pomiar posłużył im do określenia ilości światła pochodzącego ze wszystkich gwiazd, jakie kiedykolwiek świeciły w przestrzeni kosmicznej.
Światło gwiazd wędruje miliony lat
Zarówno światło widzialne, jak i światło ultrafioletowe emitowane przez gwiazdy, wędruje przez wszechświat. Ta podróż odbywa się nawet wtedy, kiedy gwiazdy dawno już zgasły, przez co tworzy się pole promieniowania, które moglibyśmy przyrównać do skamieniołości, a więc do pozostałości żywych organizmów, które przesżły w stan kopalny, dając nam świadectwo najdawniejszych czasów. Owo pole promieniowania można eksplorować za pomocą promieniowania gamma pochodzącego z tych odległych źródeł.
Mocno energetyczna forma światła
Promieniowanie gamma to wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego, najwyższa pod względem energii forma światła. Od kiedy Fermi Gamma-ray Space Telescope wystartował w 2008 roku, jego narzędzie - Large Area Telscope - przygląda się całemu niebu, podglądając promienie gamma co trzy godziny. W ten sposób tworzy najbardziej szczegółową mapę wszechświata, jaka kiedykolwiek powstała w zakresie tak wysokich energii.
Zbadano całkowitą ilość światła gwiazd
Całkowita ilość światła gwiazd znajdujących się w kosmosie nazywa się EBL (ang. Extragalactic Background Light). Dla promieni gamma owo EBL stanowi coś na kształt "kosmicznej" mgły. Marco Ajello i jego koledzy z Space Sciences Laboratory at the University of California w Berkley zbadali EBL dzięki przestudiowaniu promieni gamma pochodzących ze 150 blazarów, czyli galaktyk "napędzanych" przez czarne dziury.
Blazary popularnym źródłem
- Blazary, których jak dotąd udało nam się odkryć około tysiąca, są najpopularniejszym źródłem, z którego informacje pozyskuje Fermi Gamma-ray Space Telescope. Ponieważ jednak w zakresie tak wysokich energii promieni gamma jest niewiele, a na dodatek są one od siebie oddalone, żeby uzyskać jakiekjolwiek wnioski, trzeba było dokonywać obserwacji przez cztery lata - mówi Justin Finke z Naval Research Laboratory w Waszyngtonie.
Dżety stanowią o jasności galaktyk
Kiedy materia wpada do supermasywnej czarnej dziury, jej fragmenty "wypadają" na zewnątrz - z prędkością prawie równa prędkości światła - jako tzw. dżety (strumienie plazmowej materii wyrzucane z biegunów jądra galaktyki lub gwiazdy) zwrócone w różnych kierunkach. Kiedy dżet będzie skierowany w stronę Ziemi, galaktyka wyda się bardzo jasna i zostanie zakwalifikowana jako blazar.
Podróż przez gęstą mgłę
Promienie gamma produkowane w dżetach blazarów podróżują przez miliardy lat, zanim dotrą do Ziemi. Podczas takich podróży, promienie gamma przechodzą przez gęstą "mgłę" światła - zarówno widzialnego, jak i ultrafioletowego - emitowanego przez wszystkie gwiazdy, jakie powstały w trakcie trwania wszechświata.
Promienie dalszych blazarów pochłania mgła
Podczas studiów nad blazarami, udało się ustalić, jak wiele promienii gamma powinno zostać wyemitowanych w różnych zakresach energii. Blazary oddalone w większym stopniu mają mniej promieni gamma w wysokich energiach (wynoszących powyżej 25 gigaelektronowoltów) właśnie dzięki temu, że promienie są pochłaniane przez kosmiczną mgłę. To oznacza, że najodleglejsze blazary tracą większość swoich wyokoenergetycznych promieni gamma.
Określono grubość mgły
Naukowcy wyznaczyli średnie "przytłumienie" promieni gamma na przestrzeni trzech dystansów wahających od 9,6 mld lat wstecz do dziś. Dzięki tej wartości pomiarowi badacze byli w stanie określić grubość mgły. Żeby ją ustalić, przyjęto, że średnie "zagęszczenie" gwiazd w kosmosie wynosi 1,4 gwiazdy na 100 mld sześciennych lat świetlnych, co oznacza, że średnia odległość pomiędzy gwiazdami we wszechświecie wynosi 4,150 lat świetlnych.
Eksyctujące możliwości
- Rezultat badań pozwoli wydzielić najstarszy okres formowania się gwiazd, a mówiąc prościej: Fermi Gamma-ray Space Telescope zapewni nam dostep do śladów najstarszych gwiazd wszechświata - mówi Volker Bromm z University of Texas w Austin, który skomentował artykuł opublikowany w czwartek w "Science Express"
Autor: map/mj / Źródło: sciencedaily.com