เนื้อเรื่องนี้แสดงตำแหน่งของ 150 blazars (จุดสีเขียว) ที่ใช้ในการใหม่โดยกล้องโทรทรรศน์ Fermi Gamma-Ray เครดิต: การทำงานร่วมกันของ NASA / DOE / Fermi LAT
แสงทั้งหมดที่ผลิตโดยดาวทุกดวงที่เคยมีอยู่นั้นยังคงอยู่ที่นั่น แต่“ การเห็น” มันและการวัดมันแม่นยำมากยากมาก ตอนนี้นักดาราศาสตร์ที่ใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศแกมมาแกมมาแฟร์ของนาซ่าก็สามารถมองดู blazars ที่อยู่ห่างไกลเพื่อช่วยวัดแสงพื้นหลังจากดวงดาวทุกดวงที่ส่องประกายอยู่ตลอดเวลา การเปิดใช้งานการตรวจวัดแสงดาวทั่วทั้งจักรวาลนั้นแม่นยำที่สุดซึ่งจะช่วย จำกัด จำนวนดาวทั้งหมดที่เคยส่อง
นักวิทยาศาสตร์นำจาก Marco Kavli กล่าวว่า“ แสงจากแสงดาวและรังสีอัลตราไวโอเลตยังคงเดินทางไปทั่วจักรวาลแม้หลังจากที่ดวงดาวหยุดส่องแสงและสิ่งนี้สร้างสนามรังสีฟอสซิลที่เราสามารถสำรวจโดยใช้รังสีแกมม่าจากแหล่งไกล ๆ ฟิสิกส์ดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยาที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในแคลิฟอร์เนียและห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์อวกาศแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่เบิร์กลีย์
ผลของพวกเขายังให้ความหนาแน่นของดาวฤกษ์ในจักรวาลประมาณ 1.4 ดาวต่อแสนล้านลูกบาศก์เมตรต่อปีซึ่งหมายความว่าระยะทางเฉลี่ยระหว่างดาวฤกษ์ในจักรวาลอยู่ที่ประมาณ 4,150 ปีแสง
ผลรวมของแสงดาวในเอกภพเรียกว่าแสงพื้นหลังแบบเอกภพ (EBL) และ Ajello และทีมของเขาทำการสำรวจ EBL โดยการศึกษารังสีแกมม่าจาก 150 blazars ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่มีพลังมากที่สุดในจักรวาล พวกมันเป็นกาแลคซีที่ขับเคลื่อนด้วยหลุมดำที่มีพลังมากพวกมันมีพลังงานมากกว่า 3 พันล้านโวลต์อิเล็กตรอน (GeV) หรือมากกว่าหนึ่งพันล้านเท่าของพลังงานแสงที่มองเห็น
นักดาราศาสตร์ใช้ข้อมูลของ Fermi สี่ปีเกี่ยวกับรังสีแกมม่าที่มีพลังงานสูงกว่า 10 พันล้านโวลต์อิเล็กตรอน (GeV) และเครื่องมือกล้องโทรทรรศน์ Lerm (LAT) เป็นเครื่องมือแรกที่ตรวจจับแหล่งพลังงานมากกว่า 500 แห่งในช่วงนี้
สำหรับรังสีแกมมานั้น EBL ทำหน้าที่เหมือนหมอกในจักรวาล แต่ Fermi วัดปริมาณการดูดกลืนแกมม่าในสเปกตรัมของ blazar spectra ที่ผลิตโดยแสงอุลตร้าไวโอเล็ตและแสงดาวที่มองเห็นได้ในยุคที่แตกต่างกันสามแห่งในประวัติศาสตร์ของจักรวาล
Fermi ตรวจวัดปริมาณการดูดกลืนแกมม่าในสเปกตรัมของ blazar spectra ที่ผลิตโดยแสงอุลตร้าไวโอเล็ตและแสงดาวที่มองเห็นได้ในยุคที่แตกต่างกันสามแห่งในประวัติศาสตร์ของจักรวาล (เครดิต: ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่า)
“ ด้วยการตรวจพบมากกว่าหนึ่งพันครั้งแล้ว blazars เป็นแหล่งที่พบมากที่สุดที่ Fermi ตรวจพบ แต่รังสีแกมม่าที่พลังงานเหล่านี้มีอยู่ไม่มากและอยู่ไกลกันซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงต้องใช้เวลาสี่ปีในการวิเคราะห์ข้อมูลนี้” สมาชิกทีมกล่าว Justin Finke นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ห้องปฏิบัติการวิจัยทางทะเลในวอชิงตัน
รังสีแกมมาที่ผลิตในเครื่องบินไอพ่น blazar เดินทางข้ามหลายพันล้านปีแสงมายังโลก ในระหว่างการเดินทางรังสีแกมมาผ่านหมอกที่เพิ่มขึ้นของแสงที่มองเห็นและรังสีอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์ที่ก่อตัวขึ้นตลอดประวัติศาสตร์ของจักรวาล
รังสีแกมม่าจะชนกับแสงดาวและเปลี่ยนเป็นอนุภาคคู่หนึ่งซึ่งเป็นอิเล็กตรอนและปฏิสสารคู่กันคือโพซิตรอน เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นแสงรังสีแกมม่าจะหายไป ในขั้นตอนนี้กระบวนการนี้จะลดสัญญาณแกมม่าในแบบเดียวกับที่หมอกจะส่องประภาคารที่อยู่ไกลออกไป
จากการศึกษาของ blazars ในบริเวณใกล้เคียงนักวิทยาศาสตร์ได้พิจารณาว่าควรปล่อยรังสีแกมม่าออกมาเท่าไรในพลังงานที่ต่างกัน blazars ที่อยู่ไกลกว่าแสดงรังสีแกมม่าน้อยลงที่พลังงานสูงขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่สูงกว่า 25 GeV ขอบคุณการดูดซับโดยหมอกในอวกาศ
จากนั้นนักวิจัยได้กำหนดค่าการลดทอนของรังสีแกมม่าโดยเฉลี่ยในช่วงระยะทางสามช่วง: กลุ่มที่ใกล้ที่สุดมาจากเมื่อจักรวาลมีอายุ 11.2 ปีกลุ่มตรงกลางเมื่อจักรวาลมีอายุ 8.6 พันล้านปีและกลุ่มที่ไกลที่สุดจากเมื่อเอกภพเป็น 4.1 พันล้านปี
อนิเมชั่นนี้ติดตามรังสีแกมม่าหลายตัวผ่านอวกาศและเวลาตั้งแต่การปล่อยไอพ่นของ blazar ที่อยู่ห่างไกลจนถึงการมาถึงของพวกมันในกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ (LAT) ของ Fermi ในระหว่างการเดินทางจำนวนรังสีอุลตร้าไวโอเล็ตและแสงแบบออปติคัล (สีน้ำเงิน) จะเพิ่มขึ้นตามจำนวนดาวฤกษ์ที่เกิดในเอกภพ ในที่สุดรังสีแกมม่าตัวหนึ่งจะพบโฟตอนของแสงดาวและรังสีแกมม่าจะเปลี่ยนเป็นอิเล็กตรอนและโพซิตรอน โฟตอนรังสีแกมม่าที่เหลืออยู่มาถึง Fermi โต้ตอบกับแผ่นทังสเตนใน LAT และสร้างอิเล็กตรอนและโพสิตรอนซึ่งมีเส้นทางผ่านเครื่องตรวจจับทำให้นักดาราศาสตร์สามารถย้อนแสงรังสีแกมม่าไปยังแหล่งกำเนิดของมันได้
จากการวัดนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถประเมินความหนาของหมอกได้
“ ผลลัพธ์เหล่านี้ให้ทั้งขีด จำกัด บนและล่างเกี่ยวกับปริมาณของแสงในจักรวาลและปริมาณของดวงดาวที่ก่อตัวขึ้น” Finke กล่าวระหว่างการแถลงข่าวในวันนี้ “ การประมาณการก่อนหน้านี้เป็นเพียงการ จำกัด ”
และขีด จำกัด บนและล่างนั้นอยู่ใกล้กันมาก ๆ โวลเคอร์บรอมม์นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสออสตินกล่าวแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับการค้นพบนี้ “ ผลลัพธ์ของแฟร์มีความเป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้นที่จะ จำกัด ระยะเวลาการก่อตัวดาวฤกษ์ในอวกาศเร็วที่สุดดังนั้นจึงเป็นเวทีสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ของนาซ่า” เขากล่าว “ ในแง่ง่าย ๆ แฟร์มีให้ภาพเงาของดาวดวงแรกในขณะที่เวบบ์จะตรวจจับพวกมันโดยตรง”
การวัดแสงพื้นหลังของเอกภพเป็นหนึ่งในเป้าหมายหลักของ Fermi และ Ajello กล่าวว่าการค้นพบนี้มีความสำคัญต่อการช่วยตอบคำถามจำนวนมากในจักรวาลวิทยา
บทความอธิบายการค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวันพฤหัสบดีที่ Science Express
ที่มา: NASA
