Universumet, säger de flesta kosmologer, började med ett slag. Hur mycket ljus har universum producerat sedan det föddes för 13,8 miljarder år sedan?
Det verkar vara ett svårt svar vid första anblicken. I rymden kan vi dock spåra dem. Varje ljuspartikel som någonsin utstrålas av galaxer och stjärnor reser fortfarande, varför vi kan kika så långt tillbaka i tiden med våra teleskoper.
Ett nytt papper i Astrophysical Journal utforskar arten av detta extragalaktiska bakgrundsbelysning, eller EBL. Att mäta EBL, säger teamet, "är lika grundläggande för kosmologin som att mäta värmestrålningen som är kvar från Big Bang (den kosmiska mikrovågsbakgrunden) vid radiovåglängder."
Visar sig att flera NASA-rymdskepp har hjälpt oss att förstå svaret. De tittade på universum i varje ljusvåglängd, allt från långa radiovågor till korta, energifyllda gammastrålar. Medan deras arbete inte går tillbaka till universums ursprung, ger det bra mätningar under de senaste fem miljarder åren. (Om solsystemets ålder, tillfället.)
Det är svårt att se detta svaga bakgrundsbelysning mot den kraftfulla glöd av stjärnor och galaxer idag, ungefär lika svårt som det är att se Vintergatan från centrala Manhattan, sade astronomerna.
Lösningen innefattar gammastrålar och blazarer, som är enorma svarta hål i hjärtat av en galax som producerar strålar av material som pekar mot jorden. Precis som en ficklampa.
Dessa blazarer avger gammastrålar, men inte alla når jorden. Vissa, astronomer sa, "slå en olycklig EBL-foton på vägen."
När detta händer tappar gammastrålen och fotonen var och en ut en negativt laddad elektron och en positivt laddad positron.
Mer intressant är att blazarer producerar gammastrålar vid något olika energier, som i sin tur stoppas av EBL-fotoner vid olika energier själva.
Så, genom att ta reda på hur många gammastrålar med olika energier som stoppas av fotonerna, kan vi se hur många EBL-fotoner som finns mellan oss och de avlägsna blazarna.
Forskare har nu precis meddelat att de kunde se hur EBL förändrades med tiden. Att titta längre tillbaka i universum fungerar som vi sade tidigare som en slags tidsmaskin. Så längre tillbaka vi ser gammastrålarna tappa ut, desto bättre kan vi kartlägga EBL: s förändringar under tidigare tidpunkter.
För att bli tekniskt så gjorde astronomerna det:
- Jämförde gammastrålningsresultat från Fermi Gamma-ray Space Telescope med intensiteten av röntgenstrålar uppmätta av flera röntgenobservatorier, inklusive Chandra X-Ray Observatory, Swift Gamma-Ray Burst Mission, Rossi X- ray Timing Explorer och XMM / Newton. Detta låter astronomer räkna ut vad blazars ljusstyrka var vid olika energier.
- Jämför dessa mätningar med de som gjorts av speciella telskop på marken som kan titta på det faktiska "gammastråleflödet" som jorden får från dessa blazarer. (Gamma-strålar förintas i vår atmosfär och producerar en dusch av subatomära partiklar, liksom en "sonisk bom", kallad Cherenkov-strålning.)
De mätningar vi har i detta papper är ungefär så långt tillbaka som vi kan se just nu, tilllade astronomerna.
"För fem miljarder år sedan är det maximala avståndet vi kan undersöka med vår nuvarande teknik," sade tidningen författare Alberto Dominguez.
”Visst, det finns blazrar längre bort, men vi kan inte upptäcka dem eftersom de högenergiska gammastrålarna som de avger är för dämpade av EBL när de kommer till oss - så försvagade att våra instrument inte är tillräckligt känsliga för att upptäcka dem ”.
Källa: University of California High-Performance AstroComputing Center
