Tähtien keskuudessa piilossa on kaikki valo, jonka maailmankaikkeus on luonut Ison räjähdyksen jälkeen.
Nyt tutkijat luulevat tietävänsä suunnilleen kuinka paljon valoa se on. Tähtien syntymän jälkeen pari miljoonaa vuotta suuren räjähdyksen jälkeen tähdet ovat tuottaneet noin 4 x 10 ^ 84 fotonia tai valohiukkasia, Science (Journal of Science) -lehdessä tänään (29. marraskuuta) ilmoitettujen uusien mittausten mukaan.
Suurin osa maailmankaikkeuden valosta tulee tähdistä, sanoi Marco Ajello, tutkimuksen avustaja ja astrofysiikka Clemsonin yliopistossa.
Näin tapahtuu: Auringon kaltaisia tähtiämme syövät ytimen reaktiot ytimessä, jossa vetyprotonit sulautetaan yhdessä heliumin luomiseksi. Tämä prosessi vapauttaa energiaa myös gammasäteilyfotonien muodossa. Näillä fotoneilla on sata miljoonaa kertaa enemmän energiaa kuin tavallisilla fotoneilla, jotka näemme näkyvänä valona.
Koska auringon ydin on hyvin tiheä, nuo fotonit eivät pääse pakenemaan ja pitävät sen sijaan kimppuun atomeihin ja elektroneihin, menettäen lopulta energiaa. Satoja tuhansia vuosia myöhemmin he jättävät auringon, noin miljoona kertaa vähemmän energiaa kuin näkyvä valo, Ajello sanoi.
Valo, jonka voimme nähdä, tulee fotoneista, jotka tähdet ovat luoneet omassa galaksissamme, mukaan lukien aurinko. Kaiken sen muun valon mittaaminen maailmankaikkeuden muissa osissa - peitetyssä pimeässä taivaassa tähdet, jotka voimme nähdä - on "vaikeaa, koska se on hyvin, hyvin himmeä", Ajello kertoi Live Science: lle. Itse asiassa kaiken maailmankaikkeuden valon näkeminen olisi kuin katsotisi 60 watin hehkulamppua 2,5 mailin (4 km) päässä, hän lisäsi.
Joten Ajello ja hänen tiiminsä käyttivät epäsuoraa menetelmää tämän valon mittaamiseen tukeutuen NASA: n Fermi-gammasäteilyn teleskoopin tietoihin, joka on kiertänyt maapalloa vuodesta 2008. Tutkijat tarkastelivat gammasäteitä, jotka säteilivat 739 bleiseria (uskomattoman kirkkaita) galaksit, joissa on mustia reikiä, jotka ammuttavat gammasäteitä suuntaan) ja yksi gammasäte puhkesi (erittäin korkean energian räjähdys) arvioimaan, kuinka paljon tähtivaloa oli universumin eri aikakausina - kauempana gammasäteiden lähteestä , mitä kauemmin aika sitten.
Kun ne kulkevat maailmankaikkeuden läpi, näiden gammasäteiden fotonit ovat vuorovaikutuksessa "extragalaktisen taustavalon", tähtien tuottamien ultravioletti-, optisten ja infrapunafotonien sumun kanssa. Tämä prosessi muuttaa fotonit elektroniksi ja niiden antimateriaalikumppaneiksi, positroneiksi. Havaitsemalla nämä pienet muutokset, Ajello ja hänen tiiminsä pystyivät arvioimaan, kuinka paljon tähtivaloa tai "sumua" oli eri aikoina.
Tutkijat havaitsivat, että tähdet muodostuivat korkeimmalla nopeudella noin 10 miljardia vuotta sitten ja että sen jälkeen tähtien muodostuminen väheni huomattavasti. Aikaisemmin tuotetun tähtivalon kokonaismäärä "ei ole kovin tärkeä", Ajello sanoi.
Itse asiassa 4 x 10 ^ 84-luku, jonka tutkijat laskivat tuotettujen fotonien kokonaismäärälle, voisi olla noin 10-kertaisesti liian pieni. Tämä johtuu siitä, että se ei sisällä infrapunaspektrissä fotoneja, joiden energia on alhaisempi kuin näkyvässä valossa, Ajello sanoi.
Mielenkiintoisempi tulos on, että tutkijat pystyivät laskemaan, kuinka monta ja minkä tyyppistä fotonia oli olemassa universumin eri aikakausina, alusta (melkein) alusta. Ajello ja hänen tiiminsä rakensivat tähtitaivaan historian, joka kattoi yli 90 prosenttia kosmisesta ajasta. Muiden 10 prosentin, aivan tähtivalon, rakentamiseksi "meidän olisi odotettava vielä 10 vuotta havainnointia", Ajello sanoi.
Pikakatsaus maailmankaikkeuden alkuvaiheessa luodusta tähtivalosta voi tulla massiivisesta James Webbin avaruusteleskoopista, jonka arvioidaan käynnistävän vuoden 2021, Ajello sanoi.
Tämä on "toinen Fermi-ryhmän virstanpylväs", Italiassa Padovan yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitoksen tutkijatohtori Elisa Prandini kirjoitti perspektiiviosana samassa Science-lehdessä. Prandini, joka ei ollut mukana nykyisessä tutkimuksessa, päätti myös näkökulmansa mainitsemalla James Webbin avaruusteleskoopin ja "suorimpia" mittauksia, joita se voisi tuottaa.
