Starlight Tally paljastaa tähden muodostumisen kosmisen historian

Lähes 11 miljardia vuotta sitten maailmankaikkeus ravisutti tähtiä nopeudella, joka on 10 kertaa suurempi kuin nykyään. Ja kuitenkin, kaikki tähtivalo kosmossa ei näytä olevan kirkkaampi kuin 60 watin hehkulamppu mailin päästä.

Tämä taivaan gammasätekartta osoittaa Fermi-kaukoputkella käytetyn 739 bleiserin (vihreät ristit) sijainnin galaktisen taustavalon mittauksessa. Linnunradan galaksin taso kulkee keskellä.

NASA / DOE / Fermi-LAT -yhteistyö

Neljätuhatta oktillion oktillion oktillion tai 4x10 84 . Se on suunnilleen ultravioletti-, näkyvien ja lähellä infrapunafotonien lukumäärä, jonka kaikki tähdet lähettävät kaikissa galakseissa läpi ajan, uuden arvion mukaan.

Tallentamalla kaikki nämä tähtivalaisun fotonit, tähtitieteilijät ovat kokoneet yhteen päivitetyn aikajanan siitä, kuinka tähtiä on muodostunut vauhtia ja vähentynyt 13, 8 miljardin vuoden aikana Isosta räjähdyksestä, tähtitieteilijät raportoivat Science: n 30. marraskuusta. Tämä uusi aikajana tiivistyy aikaisempien riippumattomien arvioiden kanssa: kosmisen tähtiä muodostavat tehtaat olivat vilkkaimmillaan noin 3 miljardia vuotta Ison räjähdyksen jälkeen ja ovat vähitellen hidastuneet siitä lähtien.

Suurin osa galakseista pakenevasta tähtivalosta myötävaikuttaa fotonien hämärtymiseen, joka tunnetaan nimellä galaktinen taustavalo. Tätä valoa on vaikea mitata suoraan. Joten kansainvälinen tutkijaryhmä, joka tunnetaan nimellä Fermi-LAT-yhteistyö, tarkasteli, kuinka tämä valo häiritsee gammasäteitä, jotka säteilevät kiintolevyistä, säteilyn lähteistä, joita saavat supermassiiviset mustat aukot galaksien ytimissä.

Taiteilijan esittämä NASA: n Fermi-gammasäteilyn kaukoputki.
NASA / Sonoman osavaltion yliopisto / Aurore Simonnet

Yhdenmukaisuuden saavuttamiseksi tutkijat analysoivat gamma-säteilyvaloa 739 valokeilasta (ja yhdestä gammasätepurskeesta), jotka oli kerätty 9 vuoden aikana Fermi Gamma-ray-avaruusteleskoopilla. Näiden valonheittimien valo kesti 200 miljoonasta 11, 6 miljardiin vuoteen päästäkseen Maahan. Mittaamalla kuinka gamma-säteilyvalon spesifiset aallonpituudet kustakin blazarista on tukahdutettu, ryhmä arvioi, kuinka ekstragalaktisen taustavalon voimakkuus on muuttunut ajan myötä, mikä puolestaan ​​paljasti näiden maailmankaikkeuden ympäri parveilevien fotonien kokonaismäärän.

Vaikka 4x10 84 fotonit kuulostavat paljon, se on noin yksi kymmenestuhatosa fotonien määrästä kosmisella mikroaaltouuni-taustalla. Ja ottaen huomioon maailmankaikkeuden laajuuden, kaiken tämän tähtivalon hehku on todella melko heikkoa. Se "vastaa 60 watin hehkulamppua, jota havaitaan 2, 5 mailin etäisyydeltä", sanoo avustaja Marco Ajello (Clemson University).

Missä tahansa vaiheessa tämä taustavalo heijastaa kaikkien siihen saakka olemassa olevien tähtien hehkua. Tämän ansiosta tutkijat pystyivät rekonstruoimaan tähtien muodostumisnopeuden suurimman osan kosmisesta ajasta. Muut tähtitieteilijät ovat aikaisemmin piirtäneet tämän historian mittaamalla suoraan ultraviolettivaloa lyhytaikaisista massiivisista tähtiistä, vaikka tämä lähestymistapa todennäköisesti kaipaa melko heikkojen galaksien parvia, jotka asuttivat maailmankaikkeutta noin miljardin vuoden aikana.

Tähtien muodostumisnopeuden uusi mittaus vastaa aiempia arvioita. Määrä oli huipussaan lähes 11 miljardia vuotta sitten, kun jokainen avaruuden kuutiometri-yksikkö - tilavuus hieman yli 3 miljoonaa valovuotta puolella - muutti noin 0, 1 aurinkomassamäärää tähtiä vuodessa. Se on noin kymmenen kertaa suurempi kuin nykyinen korko.

Tätä perspektiiviä ajatellen galaksiamme tuottaa noin seitsemän tähteä vuosittain, Ajello sanoo. Mutta silloin Linnunrata olisi saanut aikaan noin 70 tähteä vuodessa. "Meidän galaksiamme ja koko maailmankaikkeus oli valaistu kuin joulukuusi", hän sanoo.

Viite:

Fermi-LAT-yhteistyö. ”Gamman säteilyn määrittäminen maailmankaikkeuden tähtimuodostuksen historiasta.” Tiede . 30. marraskuuta 2018.