Phillip Hopkins
0 
4812
1017
Skjult i mørket blandt stjernene er alt lyset, som universet har skabt siden Big Bang.
Nu tror forskere, de ved omtrent hvor meget lys der er. Siden deres fødsel et par millioner år efter Big Bang har stjerner produceret omkring 4 x 10 ^ 84 fotoner, eller partikler af lys, ifølge nye målinger rapporteret i dag (29. november) i tidsskriftet Science.
Det meste af lyset i universet stammer fra stjerner, sagde Marco Ajello, studerende medforfatter og en astrofysiker ved Clemson University.
Her er hvad der sker: Stjerner som vores sol drives af nukleare reaktioner i kernen, hvor brintprotoner smeltes sammen for at skabe helium. Denne proces frigiver også energi i form af gammastråle-fotoner. Disse fotoner har hundrede millioner gange mere energi end de almindelige fotoner, vi ser som synligt lys. [Big Bang to Civilization: 10 fantastiske oprindelsesbegivenheder]
Fordi solens kerne er meget tæt, kan disse fotoner ikke slippe ud og i stedet fortsætte med at støde på atomer og elektroner og til sidst miste energi. Hundrede tusinder af år senere forlader de solen, med omkring en million gange mindre energi end synligt lys, sagde Ajello.
Lyset, som vi kan se, kommer fra fotoner skabt af stjerner i vores egen galakse, inklusive solen. At måle alt det andet lys i andre dele af universet - skjult i den mørke himmel blandt de stjerner, vi kan se - er "vanskeligt, fordi det er meget, meget svagt," fortalte Ajello. Faktisk ville det at prøve at se alt lys i universet være som at se på en 60-watts lyspære 4 km væk, tilføjede han.
Så Ajello og hans team brugte en indirekte metode til at måle dette lys og stole på data fra NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope, der har kredset rundt om Jorden siden 2008. Forskerne kiggede på gammastråler udsendt fra 739 blazars (utroligt lyse galakser med sorte huller, der skyder gamma-stråler i vores retning) og en gammastråle-burst (en ekstrem højenergieksplosion) for at estimere, hvor meget stjernelys der eksisterede under forskellige epoker af universet - jo længere væk kilden til gammastrålerne , jo længere siden.
Når de passerer gennem universet, interagerer fotonerne i disse gammastråler med det "ekstragalaktiske baggrundslys", en tåge ultraviolette, optiske og infrarøde fotoner produceret af stjerner. Denne proces omdanner fotonerne til elektroner og deres antimaterielle partnere, positroner. Ved at opdage disse små ændringer kunne Ajello og hans team estimere, hvor meget stjernelys eller "tåge" der var på forskellige tidspunkter.
Forskerne fandt, at stjerner dannet i den højeste hastighed for omkring 10 milliarder år siden, og at efter dette blev stjernedannelsen mindsket enormt. Den samlede mængde stjernelys, der nogensinde er produceret, "er ikke meget vigtig," sagde Ajello.
Faktisk kunne det 4 x 10 ^ 84-tal, som forskerne beregnet for det samlede antal producerede fotoner, være ca. 10 gange for lavt. Det er fordi det ikke inkluderer fotoner i det infrarøde spektrum, som har en lavere energi end synligt lys, sagde Ajello.
Det mere spændende resultat er, at forskerne kunne beregne, hvor mange og hvilke typer fotoner der eksisterede under forskellige epoker af universet, startende fra (næsten) begyndelsen. Ajello og hans team konstruerede en stjernelyshistorie, der spænder over mere end 90 procent af den kosmiske tid. For at konstruere de andre 10 procent, den meget, meget begyndelse af stjernelys, "vi bliver nødt til at vente [til] måske 10 års mere iagttagelse," sagde Ajello.
Et øjebliksbillede af stjernelyset, der blev skabt i universets barndom, kunne komme fra det massive James Webb-rumteleskop, der skønnes at have en lancering i 2021, sagde Ajello.
Dette er "endnu en milepæl for Fermi-teamet," skrev Elisa Prandini, en postdoktor i afdelingen for fysik og astronomi ved University of Padova i Italien, i et perspektivstykke i samme nummer af Videnskab. Prandini, der ikke var involveret i den aktuelle forskning, afsluttede også sit perspektiv med en omtale af James Webb-rumteleskopet og de mere "direkte" målinger, det kunne give.
- Faldne stjerner: Et galleri med berømte meteoritter
- Store tal, der definerer vores univers
- 11 Fascinerende fakta om vores Melkevejsgalakse
Oprindeligt offentliggjort den .