Ascunsă în întuneric printre stele este toată lumina pe care universul a creat-o de la Big Bang.
Acum, oamenii de știință cred că știu aproximativ câtă lumină este. De la nașterea lor la câteva milioane de ani de la Big Bang, stelele au produs aproximativ 4 x 10 ^ 84 fotoni sau particule de lumină, conform noilor măsurători raportate astăzi (29 noiembrie) în revista Science.
Cea mai mare parte a luminii din univers provine de la stele, a spus Marco Ajello, coautor al studiului și astrofizician la Universitatea Clemson.
Iată ce se întâmplă: Stele ca soarele nostru sunt alimentate de reacții nucleare în miez, unde protonii de hidrogen sunt contopiți pentru a crea heliu. Acest proces eliberează, de asemenea, energie sub formă de fotoni cu raze gamma. Acești fotoni au o sută de milioane de ori mai multă energie decât fotonii obișnuiți pe care îi vedem ca lumină vizibilă.
Deoarece miezul soarelui este foarte dens, acești fotoni nu pot scăpa și în schimb continuă să se bată în atomi și electroni, pierzând în cele din urmă energie. Sute de mii de ani mai târziu, părăsesc soarele, cu aproximativ un milion de ori mai puțină energie decât lumina vizibilă, a spus Ajello.
Lumina pe care o putem vedea provine de la fotoni creați de stele în propria noastră galaxie, inclusiv soarele. Măsurarea tuturor acelei alte lumini din alte părți ale universului - ascunsă pe cerul întunecat printre stelele pe care le putem vedea - este „dificilă, pentru că este foarte, foarte slabă”, a spus Ajello pentru Știința Live. Într-adevăr, încercarea de a vedea toată lumina din univers ar fi ca și cum ai privi o lampă de 60 de wați de la 2,5 mile (4 kilometri) distanță, a adăugat el.
Așadar, Ajello și echipa sa au folosit o metodă indirectă pentru a măsura această lumină, bazându-se pe datele de la Telescopul Spațial cu raze Gamma de la NASA, care a orbitat pe Pământ din 2008. Cercetătorii au privit razele gamma emise de la 739 de blazare (incredibil de luminoase galaxii cu găuri negre care trag raze gamma în direcția noastră) și o explozie de raze gamma (o explozie de energie extrem de mare) pentru a estima câtă lumină stelară a existat în diverse epoci ale universului - mai departe de sursa razelor gamma , cu mai mult timp în urmă.
Pe măsură ce trec prin univers, fotonii din aceste raze gamma interacționează cu „lumina extragalactică de fundal”, o ceață de fotoni ultraviolete, optice și infraroșii produse de stele. Acest proces transformă fotonii în electroni și partenerii lor antimateri, pozitroni. Prin detectarea acestor mici schimbări, Ajello și echipa sa au putut să estimeze cât de multă lumină stelară sau „ceață” a existat în diferite momente.
Oamenii de știință au descoperit că stelele s-au format la cel mai mare ritm în urmă cu aproximativ 10 miliarde de ani și că, după aceea, formarea stelelor s-a redus imens. Cantitatea totală de stea produsă vreodată, „nu este foarte importantă”, a spus Ajello.
De fapt, numărul 4 x 10 ^ 84 pe care cercetătorii l-au calculat pentru numărul total de fotoni produși ar putea fi de aproximativ 10 ori prea mic. Pentru că nu include fotoni în spectrul infraroșu, care au o energie mai mică decât lumina vizibilă, a spus Ajello.
Rezultatul mai interesant este că cercetătorii ar putea calcula câți și ce tipuri de fotoni au existat în diferite epoci ale universului, începând de la (aproape) început. Ajello și echipa sa au construit o istorie a luminii stelare care se întinde pe mai mult de 90 la sută din timpul cosmic. Pentru a construi celelalte 10%, chiar începutul luminii stelare, „va trebui să așteptăm poate încă 10 ani de observație”, a spus Ajello.
O imagine a luminii stelare creată în perioada de început a universului ar putea veni de la masivul Telescop spațial James Webb, care se estimează că va avea o lansare din 2021, a spus Ajello.
Aceasta este „un alt punct de reper al echipei Fermi”, Elisa Prandini, o colegă postdoctorală în departamentul de fizică și astronomie la Universitatea din Padova din Italia, a scris într-o piesă de perspectivă în același număr al Științei. Prandini, care nu a fost implicată în cercetările actuale, și-a încheiat perspectiva cu o mențiune a telescopului spațial James Webb și a măsurătorilor mai „directe” pe care le-ar putea produce.
