Скрита в тъмнината сред звездите е цялата светлина, която Вселената е създала след Големия взрив.
Сега учените смятат, че знаят приблизително колко светлина е това. От раждането си няколко милиона години след Големия взрив, звездите са произвели около 4 х 10 ^ 84 фотона или частици светлина, според новите измервания, докладвани днес (29 ноември) в списанието Science.
По-голямата част от светлината във Вселената идва от звезди, каза Марко Аело, съавтор на изследването и астрофизик в университета в Клемсън.
Ето какво се случва: Звезди като нашето слънце се захранват от ядрени реакции в ядрото, където водородните протони се сливат заедно, за да създадат хелий. Този процес също така освобождава енергия под формата на фотони гама-лъчи. Тези фотони имат сто милиона пъти повече енергия от обикновените фотони, които виждаме като видима светлина.
Тъй като ядрото на слънцето е много плътно, тези фотони не могат да избягат и вместо това продължават да се нахвърлят в атоми и електрони, в крайна сметка губят енергия. Стотици хиляди години по-късно те напускат слънцето с около милион пъти по-малко енергия от видимата светлина, каза Айело.
Светлината, която можем да видим, идва от фотони, създадени от звезди в нашата собствена галактика, включително слънцето. Измерването на цялата тази друга светлина в други части на Вселената - скрита в тъмното небе сред звездите, които можем да видим - е „трудно, защото е много, много тъмно“, каза Айело пред Live Science. Всъщност да се опитваш да видиш цялата светлина във Вселената би било като да гледаш 60-ватова електрическа крушка на разстояние от 2,5 мили (4 километра), добави той.
И така, Аело и неговият екип използваха индиректен метод за измерване на тази светлина, разчитайки на данни от космическия телескоп Ферми Гама-лъч, който обикаля около орбитата на Земята от 2008 г. галактики с черни дупки, които изстрелват гама-лъчи в нашата посока) и един избухване на гама-лъчи (изключително високоенергиен взрив), за да се прецени колко звездна светлина е съществувала през различни епохи на Вселената - колкото по-далеч е източникът на гама-лъчите , толкова по-дълго време.
Докато преминават през Вселената, фотоните в тези гама-лъчи взаимодействат с "екстрагалактичната фонова светлина", мъгла от ултравиолетови, оптични и инфрачервени фотони, произведени от звезди. Този процес превръща фотоните в електрони и техните антиматериални партньори, позитрони. Откривайки тези малки промени, Аело и неговият екип успяха да преценят колко звездна светлина или „мъгла“ има в различни моменти.
Учените откриха, че звездите са се образували с най-висок темп преди около 10 милиарда години и че след това, звездното образуване намалява изключително. Общото количество произведена звездна светлина, "не е много важно", каза Айело.
Всъщност числото 4 x 10 ^ 84, което изследователите изчислиха за общия брой произведени фотони, може да бъде около 10 пъти прекалено ниско. Това е така, защото не включва фотони в инфрачервения спектър, които имат по-ниска енергия от видимата светлина, каза Аело.
По-вълнуващият резултат е, че изследователите биха могли да изчислят колко и какви видове фотони са съществували през различни епохи на Вселената, като се започне от (почти) началото. Аело и неговият екип създадоха история на звездна светлина, обхващаща повече от 90 процента от космическото време. За да конструираме останалите 10 процента, самото начало на звездната светлина, „ще трябва да изчакаме може би още 10 години наблюдение“, каза Айело.
Снимка на звездната светлина, създадена по време на ранна детска възраст на Вселената, може да дойде от масивния космически телескоп Джеймс Уеб, за който се смята, че ще има старт през 2021 г., каза Аело.
Това е "още един важен камък на екипа на Ферми", написа Елиза Прандини, докторантура от катедрата по физика и астрономия в Университета в Падова в Италия, в перспективна част в същия брой на Science. Прандини, която не участваше в настоящото изследване, също завърши своята перспектива със споменаване на космическия телескоп на Джеймс Уеб и по-„преките“ измервания, които може да даде.
