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所有可观测宇宙产生的星光都被测量出来了

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-12-18浏览次数:1781

克莱姆森大学的科学家们在岩石行星上的实验室获得了巨大的空间,他们设法测量了整个可观测宇宙历史中产生的所有星光。

天体物理学家认为,我们的宇宙大约有137亿年的历史,它开始形成数亿年前的第一颗恒星。从那时起,宇宙已成为一个明星制造之旅。现在有大约两万亿个星系和一万亿个星系。利用新的星光测量,克莱姆森科技大学的天体物理学家Marco Ajello和他的团队分析了美国宇航局费米伽马射线太空望远镜的数据,以确定大部分宇宙中恒星形成的历史。

题为“宇宙星形成历史的伽玛射线测量”的合作论文于11月30日发表在“科学”杂志上,描述了该团队新测量过程的结果和后果。

“基于费米望远镜收集的数据,我们可以测量所有发出的星光。这是以前从未做过的,”该论文的第一作者Angelo说。 “大多数这些光都是由生活在星系中的恒星发出的。因此,这使我们能够更好地了解恒星的演化,并获得有关宇宙如何产生其发光含量的迷人见解。

在生成的星光的数字处理中存在若干变量,这些变量难以用简单的术语量化。但根据新测量结果,由恒星发射后逃逸到太空的光子(可见粒子)数量将转换为4 x 10 ^ 84.

或者:4,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000光子。

尽管如此之多,但值得注意的是,除了来自我们自己的太阳和星系的光线外,到达地球的其他恒星都非常昏暗 - 相当于一个60瓦的灯泡。距离大约2.5英里远的地方是完全黑暗的。这是因为宇宙几乎是不可理解的。这也是夜空黑暗的原因,除了月亮的光线,可见的恒星和银河系的微弱光线。

费米伽马射线太空望远镜于2008年6月11日发射到低轨道,最近庆祝成立10周年。它是一个强大的天文台,提供大量关于伽马射线(最具活力的光线形式)的数据以及它们与河外的背景光(EBL)的相互作用,它由所有紫外线,可见光和红外线组成。宇宙的雾。由恒星或附近的尘埃散发。 Ajello和博士后研究员Vaidehi Paliya在过去七年中分析了739个blazars伽马射线信号的数据。

Blazars是包含超大质量黑洞的星系,它们释放出狭窄,准直的高能粒子射流,这些粒子从它们的星系中跳跃并以近乎光速的速度穿越宇宙。当这些喷射器中的一个碰巧直接指向地球时,即使它是从非常远的地方发出的,也可以检测到它。射流内产生的伽马射线光子最终与宇宙雾相撞,留下可观察到的标记。这使得Ajello的团队不仅可以测量给定位置的雾密度,还可以测量宇宙历史中给定时间的雾密度。

“穿过恒星和雾的伽马射线光子很可能被吸收,”物理和天文学系助理教授艾略洛说。 “通过测量吸收的光子数量,我们可以测量雾的厚度,并根据时间测量整个波长范围内可用的光量。”

利用星系调查,数十年来研究了宇宙中恒星形成的历史。然而,之前研究的障碍之一是,今天任何望远镜都有一些星系太远或太弱。这迫使科学家们估计这些遥远星系产生的星光,而不是直接记录它们。

通过使用费米的大面积望远镜数据来分析河流外的背景光,Ajello的团队能够解决这个问题。逃离银河系的星光,包括最遥远的星系,最终成为EBL的一部分。因此,这种宇宙雾的精确测量最近才成为可能,消除了估计超远距离星系的光发射的需要。

Paliya对所有739个blazars进行了伽马射线分析,黑洞比太阳大数百万到数十亿倍。

“通过在距离我们不同的距离使用火星,我们测量了不同时期的总星光,”物理和天文系的Paria说。 “我们测量了每个时代的总星光 - 数十亿年前,20亿年前,60亿年前等等 - 一直回到恒星的第一个阵型。这使我们能够重建EBL并确定星星宇宙。形成历史比以前更有效。“

当高能伽马射线与低能量可见光碰撞时,它们被转换成电子对和正电子对。根据NASA的说法,Fermi能够探测各种能量范围内的伽马射线,使其成为绘制宇宙雾的理想选择。这些粒子相互作用发生在巨大的宇宙距离上,这使得Ajello团队能够比以往更深入地探测宇宙的恒星形成生产力。

“科学家们试图长期测量EBL。然而,非常光明的前景,如黄道光(太阳系中的尘埃散射的光)使得这种测量非常具有挑战性,“共同作者,研究生Abhishek Desai说。物理与天文系研究助理。 “我们的技术对任何前景都不敏感,所以我们可以同时克服这些困难。”

当分子云的致密区域坍缩并形成恒星时,恒星形成发生,大约110亿年前达到峰值。然而,虽然新星的诞生已经放缓,但它从未停止过。例如,我们银河系每年创造约七颗新星。

根据物理学和天文学教授Dieter Hartmann的说法,不仅当前的EBL,而且它在宇宙史上的演变也是这一领域的重大突破。

“恒星形成是一个伟大的宇宙循环和能量,物质和金属的循环利用。它是宇宙的力量,”哈特曼说。 “如果没有恒星的演化,我们就没有必要的生命必需元素。”

了解恒星形成也会对天文研究的其他领域产生影响,包括对宇宙尘埃,星系和暗物质的研究。该团队的分析将为未来探索恒星演化的早期任务提供指导 - 例如将于2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜,这将使科学家能够找到原始星系的形成。

“我们宇宙历史的第一个十亿年是一个非常有趣的时代,目前的卫星尚未被发现,”Ajello总结道。 “我们的测量结果让我们可以窥探它。也许有一天我们会找到回归大爆炸的方法。这是我们的最终目标。”