Сколько звездного света произвела Вселенная?

Новое исследование обнаружило, что ученые, возможно, впервые измерили весь свет звезд, когда-либо созданный в наблюдаемой Вселенной. Весь ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет, излучаемый галактиками в течение всей жизни Вселенной, так называемый внегалактический фоновый свет, чрезвычайно трудно измерить, потому что некоторые галактики слишком слабые или далекие для любого телескопа.

Таким образом, исследователи были вынуждены оценить, сколько света испускают далекие галактики. Анализируя, как гамма-лучи - самая энергичная форма света - могут превращаться в материю, ученые впервые непосредственно измерили внегалактический фоновый свет. Специалисты исследовали гамма-лучи от блазаров, представляющих собой галактики со сверхмассивными черными дырами, которые могут испускать узкие струи плазмы, движущиеся почти со скоростью света.

Когда один из этих "самолетов" направлен прямо на Землю, астрономы могут видеть его, даже если он необычайно далеко. Гамма-лучи, генерируемые в блазарных струях, могут в конечном итоге пересекаться с фотонами внегалактического фонового света. Как показало знаменитое уравнение Эйнштейна E = mc ^ 2, материя может превращаться в энергию и наоборот, поэтому, когда фотоны сталкиваются, их энергия иногда преобразуется в массу, создавая новые частицы в процессе.

Хотя низкоэнергетические гамма-лучи не взаимодействуют с фотонами внегалактического фонового света, высокоэнергетические гамма-лучи могут образовывать пары электронов и их аналог антивещества, позитроны. Количество низкоэнергетических гамма-лучей от блазара помогает исследователям узнать, сколько высокоэнергетических гамма-лучей им следует ожидать. Сравнивая ожидаемые и обнаруженные гамма-лучи высокой энергии, ученые смогли оценить плотность внегалактического фонового света.

Анализируя блазары вблизи и вдали от нас, исследователи могли определить, сколько звездного света существовало в разные моменты космической истории, поскольку, чем дальше свет путешествовал, тем дальше назад во времени он появился.Основываясь на этих результатах, ученые оценили, что весь свет, который когда-либо производился, составляет около 4 * 10 ^ 84 фотонов, то есть 4 с 84 нулями позади него. Для сравнения, в настоящее время солнце излучает около 3 * 10 ^ 52 фотонов в год, в то время как космический микроволновый фон, дымка излучения, оставшегося после Большого взрыва, составляет около 10 90 фотонов. В целом исследователи смогли восстановить, как внегалактический фоновый свет развивался через космическую историю.

Ученые считают, что Вселенная родилась от Большого взрыва примерно 13,7 миллиардов лет назад и начала жизнь в горячем варе ионов, или электрически заряженных частиц. Спустя несколько сотен тысяч лет эти ионы охладились до нейтрального газообразного водорода. Вселенная оставалась темной, пока гравитация не объединила материю в первые звезды через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.

Предыдущие исследования показали, что интенсивные ультрафиолетовые лучи от звезд и галактик, которые сформировались и сияли в течение этой эпохи, заставили этот мутный нейтральный водород переионизироваться, позволяя их свету свободно сиять в космосе.

Фото: pinterest.ru