Το σύμπαν, μας λένε οι περισσότεροι κοσμολόγοι, ξεκίνησε με ένα χτύπημα. Κάποια στιγμή άναψαν τα φώτα. Πόσο φως έχει παράγει το σύμπαν από τότε που γεννήθηκε, πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια;
Φαίνεται δύσκολη απάντηση με την πρώτη ματιά. Ανάψτε μια λάμπα, σβήστε την και τα φωτόνια φαίνονται να εξαφανίζονται. Στο διάστημα, ωστόσο, μπορούμε να τους εντοπίσουμε. Κάθε σωματίδιο φωτός που ακτινοβολήθηκε ποτέ από γαλαξίες και αστέρια εξακολουθεί να ταξιδεύει, γι' αυτό και μπορούμε να κοιτάξουμε τόσο πίσω στο χρόνο με τα τηλεσκόπια μας.
ΠΡΟΣ ΤΟ νέο χαρτί στοAstrophysical Journalεξερευνά τη φύση αυτού του εξωγαλαξιακού φωτός φόντου, ή EBL. Η μέτρηση του EBL, αναφέρει η ομάδα, «είναι τόσο θεμελιώδης για την κοσμολογία όσο η μέτρηση της θερμικής ακτινοβολίας που απομένει από τη Μεγάλη Έκρηξη (η κοσμικό φόντο μικροκυμάτων ) σε μήκη κύματος ραδιοφώνου.»
Αποδεικνύεται ότι πολλά διαστημόπλοια της NASA μας βοήθησαν να καταλάβουμε την απάντηση. Κοίταξαν το σύμπαν σε κάθε μήκος κύματος φωτός, που κυμαίνονταν από μεγάλα ραδιοκύματα έως μικρές, γεμάτες ενέργεια ακτίνες γάμμα. Αν και το έργο τους δεν πηγαίνει πίσω στην αρχή του σύμπαντος, δίνει καλές μετρήσεις για τα τελευταία πέντε δισεκατομμύρια χρόνια περίπου. (Για το ηλικία του ηλιακού συστήματος , κατά σύμπτωση.)
Η σύλληψη του καλλιτέχνη για το πώς οι ακτίνες γάμμα (διακεκομμένες γραμμές) προσκρούουν σε φωτόνια του ηλεκτρομαγνητικού φωτός υποβάθρου, παράγοντας ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια. Πιστώσεις: Nina McCurdy και Joel R. Primack/UC-HiPACC; Blazar: Κάδρο από ένα εννοιολογικό animation του 3C 120 που δημιουργήθηκε από τον Wolfgang Steffen/UNAM
Είναι δύσκολο να δεις αυτό το αχνό φως φόντου ενάντια στην ισχυρή λάμψη των αστεριών και των γαλαξιών σήμερα, όσο δύσκολο είναι να δεις τον Γαλαξία από το κέντρο του Μανχάταν, είπαν οι αστρονόμοι.
Η λύση περιλαμβάνει ακτίνες γάμμα και blazars , οι οποίες είναι τεράστιες μαύρες τρύπες στην καρδιά ενός γαλαξία που παράγουν πίδακες υλικού που κατευθύνονται προς τη Γη. Ακριβώς σαν φακός.
Αυτά τα blazar εκπέμπουν ακτίνες γάμμα, αλλά δεν φτάνουν όλοι στη Γη. Μερικοί, είπαν οι αστρονόμοι, «χτυπούν ένα άτυχο φωτόνιο EBL στην πορεία».
Όταν συμβεί αυτό, η ακτίνα γάμμα και το φωτόνιο εξαφανίζονται και παράγουν ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο και ένα θετικά φορτισμένο ποζιτρόνιο.
Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι τα blazar παράγουν ακτίνες γάμμα σε ελαφρώς διαφορετικές ενέργειες, οι οποίες με τη σειρά τους σταματούν από τα φωτόνια EBL σε διαφορετικές ενέργειες.
Έτσι, υπολογίζοντας πόσες ακτίνες γάμμα με διαφορετικές ενέργειες σταματούν τα φωτόνια, μπορούμε να δούμε πόσα φωτόνια EBL βρίσκονται μεταξύ μας και των μακρινών blazars.
Οι επιστήμονες μόλις ανακοίνωσαν ότι μπορούσαν να δουν πώς άλλαξε το EBL με την πάροδο του χρόνου. Το να κοιτάς πιο πίσω στο σύμπαν, όπως είπαμε νωρίτερα, χρησιμεύει ως ένα είδος χρονομηχανής. Έτσι, όσο πιο πίσω βλέπουμε τις ακτίνες γάμμα να εξαφανίζονται, τόσο καλύτερα μπορούμε να χαρτογραφήσουμε τις αλλαγές του EBL σε παλαιότερες εποχές.
Το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi (παλαιότερα ονομαζόταν GLAST). Πίστωση: NASA
Για να γίνω τεχνικός, οι αστρονόμοι το έκαναν:
– Σύγκρινε τα ευρήματα των ακτίνων γάμμα του Διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi στην ένταση των ακτίνων Χ που μετρήθηκε από πολλά παρατηρητήρια ακτίνων Χ, συμπεριλαμβανομένου του Παρατηρητηρίου ακτίνων Χ Chandra, της αποστολής Swift Gamma-Ray Burst Mission, του Rossi Ray X-Rayming Explorer και XMM/Newton. Αυτό επέτρεψε στους αστρονόμους να καταλάβουν ποια ήταν η φωτεινότητα των blazars σε διαφορετικές ενέργειες.
– Συγκρίνοντας αυτές τις μετρήσεις με εκείνες που λαμβάνονται από ειδικά τηλεσκόπια στο έδαφος που μπορούν να δουν την πραγματική «ροή ακτίνων γάμμα» που λαμβάνει η Γη από αυτά τα blazars. (Οι ακτίνες γάμμα εκμηδενίζονται στην ατμόσφαιρά μας και παράγουν μια βροχή υποατομικών σωματιδίων, σαν μια «ηχητική έκρηξη», που ονομάζεται Ακτινοβολία Cherenkov .)
Οι μετρήσεις που έχουμε σε αυτό το έγγραφο είναι περίπου τόσο πίσω όσο μπορούμε να δούμε αυτή τη στιγμή, πρόσθεσαν οι αστρονόμοι.
«Πριν από πέντε δισεκατομμύρια χρόνια είναι η μέγιστη απόσταση που μπορούμε να διερευνήσουμε με την τρέχουσα τεχνολογία μας», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της εφημερίδας, Alberto Dominguez.
«Σίγουρα, υπάρχουν blazars μακρύτερα, αλλά δεν είμαστε σε θέση να τα ανιχνεύσουμε επειδή οι ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας που εκπέμπουν είναι πολύ εξασθενημένες από το EBL όταν φτάνουν σε εμάς—τόσο εξασθενημένες που τα όργανά μας δεν είναι αρκετά ευαίσθητα για να τις ανιχνεύσουν .»
Πηγή: Κέντρο AstroComputing High-Performance University of California
