Konstnärens intryck av den extremagalaktiska bakgrunden Ljusemission och absorption. Klicka för att förstora
Universum fylls med en diffus strålning som kommer från alla stjärnor och galaxer. Denna kosmiska dimma är faktiskt svår att upptäcka eftersom vi har mycket ljusare föremål i närheten som kan tvätta ut den; som hur stadsljus döljer stjärnorna på natten. Ett sätt att mäta denna strålning är genom att använda strålningen från kvasarer, som är extremt ljusa och avlägsna. Högenergistrålningen från kvasarna tappar energi när den passerar genom denna bakgrundsstrålning, och den kan mätas.
I hela rymden skimrar en kosmisk bakgrundsljus. Stjärnor, galaxer - alla slags källor - bidrar till det; ljuset är faktiskt deras rester. Nu har astrofysiker upptäckt att detta ljus knappast är lika intensivt som någon har gissat. Forskarna använde två avlägsna kvasarer som "sonder" och registrerade sina gammaspektra med hjälp av H.E.S.S. teleskop i Namibia. Dessa spektra visade sig vara lite röda; bakgrundsljuset tycktes bara svåra kvasarernas strålning. Dessa observationer kastar inte bara ljus på bakgrundsljuset - utan på ämnen som är lika stora som galaxernas födelse och utveckling (Nature, 20 april, 2006).
Stjärnor, galaxer, kvasarer och många andra objekt bidrar till dimman av strålning i universum. Det genomsyrar allt intergalaktiskt utrymme; det är "resterna" -ljuset som alla dessa objekt avger. Extragalaktiskt bakgrundsbelysning - EBL - täcker epokar som är värda stellaraktiviteter, från det att de första stjärnorna skapades till nutid. Forskare har försökt länge att mäta detta utsläpp. Att göra det direkt är emellertid inte lätt och extremt felaktigt, eftersom jordens atmosfär, solsystemet och Vintergatan sänder ut strålning som kommer i vägen för att observera svag EBL.
En väg ut ur detta problem är att observera kvasarer - de kosmiska energifabrikerna som har ett enormt svart hål i mitten. Dessa "tyngdkraftsfällor" sväljer upp gas runt dem och spottar en del av det som plasma, accelererad till nästan ljusets hastighet. Det är strålning som samlas in från protoner, elektroner och elektromagnetiska vågor. Ofta kan den vara hundratals gånger bredare än moderns galax. Om denna "kvasarspray" går i riktning mot jorden kan strålningen verka ganska stark - astronomer kallar detta en "blazar".
De två föremål som H.E.S.S. forskare observerade är båda blazars. Hur använder man dem som sonder? De skickar ut mycket energiska gamma-ljuspartiklar, som tappar styrka på väg till jorden när de träffar EBL-fotoner. Detta får det ursprungliga blazars gamma-spektrumet att röda - som när solen närmar sig horisonten i skymningen och jordens atmosfär sprider mer av den blå delen av solljuset än den röda. Ju tjockare atmosfär, desto rödare blir solen. Rödning beror på tjockleken på mediet. Detta faktum är nyckeln till att undersöka sammansättningen av EBL.
Luigi Costamante från Max Planck Institute for Nuclear Physics i Heidelberg säger ”det största problemet är att energidistribution i kvasarer kan ta många olika former. Fram till nu kunde vi inte riktigt säga om något observerat spektrum ser rött ut eftersom det verkligen hade en stark rödnad, eller om det var så från början. ”
Detta problem har lösts tack vare gammaspektra för två kvasarer - H 2356-309 och 1ES 1101-232. Dessa objekt är mer avlägsna än några källor som hittills observerats. Känsligheten hos H.E.S.S. teleskop gjorde det möjligt att undersöka dem. Det visar sig att EBL: s intensitet inte är tillräckligt stark för att röda kvasarljuset; spektra är för blått och innehåller för många gammastrålar med högre energi.
H.E.S.S. data har gjort det möjligt för forskarna att erhålla den maximala intensiteten för det diffusa ljuset. Det är nära den lägsta gränsen till följd av summan av ljuset av enstaka galaxer som är synliga i ett optiskt teleskop. Det svarar på en fråga som har förundrat astronomer i flera år: är diffus ljus framför allt skapad av strålningen från de första stjärnorna? H.E.S.S. resultat verkar eliminera denna möjlighet. Det finns också lite utrymme för bidrag från andra källor, som vanliga galaxer. Att titta närmare på det intergalaktiska rymden ger nya perspektiv på att undersöka gammastrålar utanför vår egen galax.
Ursprungskälla: Max Planck Society
