עלילה זו מציגה את מיקומיהם של 150 בלייזרים (נקודות ירוקות) ששימשו את זה חדש על ידי טלסקופ פרמי גמא-ריי. קרדיט: שיתוף פעולה LAT של NASA / DOE / Fermi
כל האור שהופק על ידי כל כוכב שאי פעם היה קיים עדיין בחוץ, אבל "לראות" אותו ולמדוד אותו הוא דבר קשה ביותר. כעת, אסטרונומים שהשתמשו בנתונים מטלסקופ החלל-קרני פרמה גמא של נאס"א הצליחו להסתכל על בלזרים רחוקים כדי לסייע במדידת אור הרקע מכל הכוכבים הזורחים עכשיו ותמיד. זה מאפשר מדידה מדויקת ביותר של אור הכוכבים ברחבי היקום, מה שבתורו מסייע לקבוע מגבלות על המספר הכולל של הכוכבים שהאירו אי פעם.
"האור האופטי והאולטרה-סגול מכוכבים ממשיך לנוע ברחבי היקום גם לאחר שהכוכבים מפסיקים לזרוח, וזה יוצר שדה קרינה מאובנת שאנו יכולים לחקור באמצעות קרני גאמה ממקורות רחוקים," אמר המדען הראשי מרקו עג'לו ממכון קוולי ל אסטרופיזיקה וחלקיקים קוסמטולוגיים של חלקיקים באוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה ובמעבדה למדעי החלל באוניברסיטת קליפורניה בברקלי.
תוצאותיהם מספקות גם צפיפות כוכבים בקוסמוס של כ -1.4 כוכבים לכל 100 מיליארד שנות אור מעוקב, מה שאומר שהמרחק הממוצע בין כוכבים ביקום הוא כ -4,150 שנות אור.
הסכום הכולל של אור הכוכבים בקוסמוס נקרא אור הרקע החוץ-אקסטרקטי (EBL), ואג'לו וצוותו חקרו את ה- EBL על ידי חקר קרני גאמה מ -150 בלייזרים, שהם בין התופעות האנרגטיות ביותר ביקום. מדובר בגלקסיות המופעלות על ידי חורים שחורים אנרגטיים במיוחד: יש להם אנרגיות העולות על 3 מיליארד וולט אלקטרוני (GeV), או יותר ממיליארד פעמים מהאנרגיה של האור הנראה.
האסטרונומים השתמשו בארבע שנים של נתוני פרמי על קרני גאמה עם אנרגיות מעל 10 מיליארד וולט אלקטרונים (GeV), והמכשיר של פרמי גדול טלסקופ גדול (LAT) הוא הראשון שגילה יותר מ- 500 מקורות בתחום אנרגיה זה.
לקרני הגמא ה- EBL מתפקד כסוג של ערפל קוסמי, אך פרמי מדד את כמות ספיגת קרני הגמא בספקטרום בלייזר המיוצר על ידי אור כוכבים אולטרה סגול ונראה בשלוש תקופות שונות בתולדות היקום.
פרמי מדד את כמות ספיגת קרני הגמא בספקטרום בלייזר המיוצר על ידי אור כוכבים אולטרה סגול ונראה בשלוש תקופות שונות בתולדות היקום. (קרדיט: מרכז טיסת החלל גודארד של נאס"א)
"עם יותר מאלף שאותרו עד כה, בלייזרים הם המקורות הנפוצים ביותר שזוהו על ידי פרמי, אך קרני הגמא באנרגיות הללו מעטות ורחוקות בין זו, וזו הסיבה שלקח ארבע שנים של נתונים כדי לבצע ניתוח זה," אמר חבר צוות. ג'סטין פינקה, אסטרופיסיקאי במעבדת המחקר הימי בוושינגטון.
קרני גאמה המיוצרות במטוסי בלייזר נעות על פני מיליארדי שנות אור לכדור הארץ. במהלך מסעם עוברים קרני הגמא בערפל הולך וגובר של אור גלוי ואולטרה סגול שנפלט על ידי כוכבים שהתגבשו לאורך כל תולדות היקום.
לעיתים, קרן גאמה מתנגשת באור כוכבים והופכת לזוג חלקיקים - אלקטרון ומקבילו האנטי-חומר, פוזיטרון. ברגע שזה קורה, אור קרני הגמא הולך לאיבוד. למעשה, התהליך מעניע את אות קרני הגמא באותה צורה שבה ערפל מעמעם מגדלור רחוק.
ממחקרים שנעשו על בלזארים סמוכים, מדענים קבעו כמה קרני גאמה צריכות להיפלט באנרגיות שונות. בלייזרים מרוחקים יותר מראים פחות קרני גמא באנרגיות גבוהות יותר - במיוחד מעל 25 GeV - בזכות קליטת הערפל הקוסמי.
לאחר מכן החוקרים קבעו את ההתנחות הממוצעת של קרני הגמא בשלושה טווחי מרחק: הקבוצה הקרובה ביותר הייתה משעה שהיקום היה בן 11.2, קבוצה אמצעית בה היקום היה בן 8.6 מיליארד שנים, והקבוצה הרחוקה ביותר מכיוון שהיקום היה בן 4.1 מיליארד שנה.
אנימציה זו עוקבת אחר קרני גאמה בחלל ובזמן, החל מפליטתן במטוס של בלייזר רחוק ועד הגעתן לטלסקופ הגדול של פרמי (LAT). במהלך המסע שלהם, מספר הפוטונים האולטרה סגול והאופטיים הנעים באופן אקראי (כחול) גדל ככל שנולדים ביקום יותר ויותר כוכבים. בסופו של דבר, אחת מקרני הגמא נתקלת בפוטון של אור כוכבים וקרינת הגמא הופכת לאלקטרון ולפוזיטרון. שאר פוטוני קרני הגמא מגיעים לפרמי, מקיימים אינטראקציה עם צלחות טונגסטן ב- LAT ומייצרים את האלקטרונים והפוזיטרון שדרכיהם דרך הגלאי מאפשרים לאסטרונומים לעקוב אחר קרני הגמא למקורם.
ממדידה זו הצליחו המדענים להעריך את עובי הערפל.
"תוצאות אלה נותנות לך גבול עליון ותחתון לכמות האור ביקום וכמות הכוכבים שהתגבשה," אמר פינקה במהלך תדרוך עיתונאים היום. "הערכות קודמות היו רק גבול עליון."
והגבול העליון והתחתון קרובים מאוד זה לזה, אמר וולקר ברום, אסטרונום מאוניברסיטת טקסס, אוסטין, שהעיר על הממצאים. "התוצאה של פרמי פותחת בפניך את האפשרות המרגשת להגביל את התקופה המוקדמת ביותר של היווצרות כוכבים קוסמיים, ובכך לקבוע את הבמה לטלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א," אמר. "במילים פשוטות, פרמי מספק לנו תמונת צל של הכוכבים הראשונים, ואילו ווב יגלה אותם ישירות."
מדידת האור הרקע החיצוני הייתה אחת ממטרות המשימה העיקריות של פרמי, ואג'לו אמר כי הממצאים הם מכריעים כדי לענות על מספר שאלות גדולות בקוסמולוגיה.
מאמר המתאר את הממצאים התפרסם ביום חמישי ב- Science Express.
מקור: נאס"א
