Астрономы выяснили, как много света выработала Вселенная
Орбитальный телескоп "Ферми" помог астрономам "вычислить" общее количество света, который был порожден всеми звездами Вселенной за все ее время жизни, и оценить скорость их рождения в разные эпохи. Их выводы были представлены в журнале Science.
"Мы давно пытались изучить "сияние Вселенной", однако многие яркие фоновые объекты, такие как "зодиакальное излучение", свечение пыли Солнечной системы, мешали это сделать. Мы создали методику, которая "игнорирует" подобные помехи, что позволило нам обойти все сложности в один присест", - рассказывает Абишек Десай (Abishek Desai) из университета Клемсона (США).
Внегалактическое фоновое излучение (extragalactic background light - EBL) - это оставшееся со времен эпохи формирования первых звезд ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. В отличие от космического микроволнового фона, оставшегося после Большого взрыва, этот вид электромагнитных волн обнаружить чрезвычайно трудно - его "забивает" мощное излучение современных звезд и галактик.
Однако "увидеть" внегалактическое излучение очень важно для астрономов, поскольку это позволит заглянуть в древнейшую историю Вселенной. Ученые полагают, что фоновое излучение возникло в эпоху от 300 тысяч до миллиарда лет после Большого взрыва, во время так называемой "эпохи реионизации". В это время Вселенная еще раз стала прозрачной благодаря тому, что ее нейтральные атомы Вселенной превратились в ионы под действием света первых звезд.
Десай и его коллеги получили первые данные по свойствам EBL и смогли подсчитать число частиц света, выработанных всеми звездами и другими светящимися объектами Вселенной, наблюдая не за самим "сиянием Вселенной", а за гамма-излучением самых древних галактик.
Зачем ученые это делали? Как объясняет астрофизик, гамма-лучи высоких энергий могут сталкиваться с частицами света, составляющими основу EBL. Это приведет к их "самоуничтожению" и превращению в пары электронов и позитронов. Вероятность этого столкновения, в свою очередь, зависит от энергии фотонов - чем она выше, тем более вероятна подобная аннигиляция.
Подобная закономерность позволяет очень точно вычислить общее количество частиц света, формирующих фоновое свечение Вселенной, наблюдая за тем, насколько сильно "потускнели" ярчайшие гамма-лучи самых далеких галактик на пути к Земле.
Используя телескоп "Ферми", Десай и его коллеги проследили за семью сотнями блазаров - сверхмассивными черными дырами в центрах далеких галактик, чьи "плевки" направлены прямо на Землю. Эти объекты вырабатывают большие количества рентгеновских и гамма-лучей высокой энергии, что делает их идеальными инструментами для подсчета числа фотонов в "сиянии мироздания".
Как показали эти подсчеты, за все 13,7 миллиарда лет своей жизни, Вселенная выработала около 4.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 частиц света.
Большая часть этих фотонов, как отмечают ученые, родилась в первые эпохи существования мироздания, когда частота формирования звезд была максимальной. Она достигла максимума, как показывают наблюдения Десая и его коллег, примерно через 3,5 миллиарда лет после Большого Взрыва, что в целом соответствует, но немного отличается от предсказаний теории.
"Первые четыре миллиарда лет жизни Вселенной пока остаются "темными веками" для нас, так как существующие телескопы пока еще не могут изучить их. Наши данные приоткрыли эту завесу, и дают нам надежду на то, что в будущем мы сможем увидеть Большой Взрыв. Это наша главная цель", - заключают ученые.
