Dold i mörkret bland stjärnorna är allt ljus som universum har skapat sedan Big Bang.
Nu tror forskare att de vet ungefär hur mycket ljus det är. Sedan deras födelse ett par miljoner år efter Big Bang har stjärnor producerat cirka 4 x 10 ^ 84 fotoner, eller partiklar av ljus, enligt nya mätningar som rapporterats idag (29 november) i tidskriften Science.
Det mesta av ljuset i universum kommer från stjärnor, säger Marco Ajello, studerande medförfattare och en astrofysiker vid Clemson University.
Så här händer: Stjärnor som vår sol drivs av kärnreaktioner i kärnan, där väteprotoner smälts samman för att skapa helium. Denna process frigör också energi i form av gammastrålningsfotoner. Dessa fotoner har hundra miljoner gånger mer energi än de vanliga fotonerna som vi ser som synligt ljus.
Eftersom solens kärna är mycket tät, kan dessa fotoner inte fly och i stället fortsätter att stöta på atomer och elektroner och så småningom förlora energi. Hundratusentals år senare lämnar de solen, med cirka en miljon gånger mindre energi än synligt ljus, sade Ajello.
Ljuset som vi kan se kommer från fotoner skapade av stjärnor i vår egen galax, inklusive solen. Att mäta allt annat ljus i andra delar av universum - dold i den mörka himlen bland stjärnorna vi kan se - är "svårt, eftersom det är väldigt, mycket svagt," berättade Ajello till Live Science. I själva verket skulle jag försöka se allt ljus i universum som att titta på en 60-watts glödlampa från 4 mil bort, tilllade han.
Så Ajello och hans team använde en indirekt metod för att mäta detta ljus och förlitade sig på data från NASA: s Fermi Gamma-ray Space Telescope, som har kretsat runt jorden sedan 2008. Forskarna tittade på gammastrålar från 739 blazars (otroligt ljusa galaxer med svarta hål som skjuter gamma-strålar i vår riktning) och en gammastrålning (en extremt högenergiexplosion) för att uppskatta hur mycket stjärnljus som fanns under olika epokar av universum - längre bort källan till gammastrålarna , desto längre sedan tiden.
När de passerar genom universumet samverkar fotonerna i dessa gammastrålar med det "extragalaktiska bakgrundsbelysningen", en dimma av ultravioletta, optiska och infraröda fotoner producerade av stjärnor. Denna process förvandlar fotonerna till elektroner och deras antimateriella partners, positroner. Genom att upptäcka dessa små förändringar kunde Ajello och hans team uppskatta hur mycket ljus eller "dimma" det fanns vid olika tidpunkter.
Forskarna fann att stjärnor bildades i den högsta hastigheten för cirka 10 miljarder år sedan och att efter det minskade stjärnbildning enormt. Den totala mängden stjärnbelysning som någonsin producerats "är inte så viktigt", sade Ajello.
Faktum är att 4 x 10 ^ 84-talet som forskarna beräknade för det totala antalet producerade fotoner kan vara cirka tio gånger för lågt. Det beror på att det inte inkluderar fotoner i det infraröda spektrumet, som har en lägre energi än synligt ljus, sade Ajello.
Det mer spännande resultatet är att forskarna kunde beräkna hur många och vilka typer av fotoner som fanns under olika epoker i universum, med början från (nästan) början. Ajello och hans team konstruerade en stjärnljushistoria som spänner över mer än 90 procent av den kosmiska tiden. För att konstruera de andra 10 procenten, den mycket, början på stjärnljuset, "vi skulle behöva vänta kanske ytterligare 10 års observation", sade Ajello.
En ögonblicksbild av stjärnljuset som skapades under universums barndom kan komma från det massiva James Webb rymdteleskopet, som beräknas ha en lansering 2021, sade Ajello.
Detta är "en annan milstolpe för Fermi-teamet", Elisa Prandini, en postdoktor vid institutionen för fysik och astronomi vid University of Padova i Italien, skrev i ett perspektivstycke i samma nummer av Science. Prandini, som inte var involverad i den aktuella forskningen, avslutade också sitt perspektiv med ett omnämnande av James Webb rymdteleskopet och de mer "direkta" mätningar den kunde ge.
