Από τότε που τα πρώτα αστέρια άρχισαν να τρεμοπαίζουν περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν μας έχει παραγάγει περίπου ένα τρισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια αστέρια, κάθε ένα από τα οποία αντλεί το φως του φωτός στον κόσμο. Αυτή είναι μια εντυπωσιακή ποσότητα ενέργειας, αλλά για τους επιστήμονες στη συνεργασία με τηλεσκόπιο μεγάλης περιοχής Fermi παρουσίασε μια πρόκληση. Η Hannah Devlin στο The Guardian αναφέρει ότι οι αστρονόμοι και οι αστροφυσικοί ανέλαβαν το μνημειακό καθήκον να υπολογίσουν πόσο αστρικό φωτισμό εκπέμφθηκε από τότε που ξεκίνησε το σύμπαν πριν από 13, 7 δισεκατομμύρια χρόνια.
Λοιπόν, πόσο αστέρι υπάρχει; Σύμφωνα με το άρθρο του περιοδικού Science, στο σύμπαν μας έχουν παραχθεί 4 × 10 ^ 84 φωτόνια, ή 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 φωτόνια.
Για να φτάσουμε σε αυτόν τον εντυπωσιακά πολύχρωμο αριθμό, η ομάδα ανέλυσε δεδομένα αξίας δεκαετιών από το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi Gamma-ray, ένα έργο της NASA που συλλέγει στοιχεία για το σχηματισμό των αστεριών. Η ομάδα εξέτασε ειδικά τα δεδομένα από το εξωγαλακτικό φως (EBL), μια κοσμική ομίχλη που διαπερνά το σύμπαν όπου το 90% της υπεριώδους, υπέρυθρης και ορατής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από τα αστέρια καταλήγει. Η ομάδα εξέτασε 739 blazars, έναν τύπο γαλαξία με μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο της που πυροβολεί ρεύματα φωτογραφιών ακτίνων γάμμα κατευθείαν προς τη Γη σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Τα αντικείμενα είναι τόσο φωτεινά, ακόμα και εξαιρετικά μακρινά blazars μπορούν να φανούν από τη Γη. Αυτά τα φωτόνια από τους λαμπερούς γαλαξίες συγκρούονται με το EBL, το οποίο απορροφά μερικά από τα φωτόνια, αφήνοντας ένα αποτύπωμα που μπορούν να μελετήσουν οι ερευνητές.
Η εξέταση των blazars ηλικίας από 2 εκατομμύρια έως 11, 6 δισεκατομμύρια ετών επέτρεψε στους ερευνητές να χρησιμοποιήσουν τα ευαίσθητα όργανα στο τηλεσκόπιο Fermi για να αναλύσουν το φως τους, μετρώντας πόση ακτινοβολία έχασε καθώς περνούσε το EBL. Αυτό έδωσε τη δυνατότητα να δημιουργηθεί μια ακριβής μέτρηση της πυκνότητας ή του πάχους του EBL με την πάροδο του χρόνου, δημιουργώντας ουσιαστικά μια ιστορία του φωτός του αστέρα στο σύμπαν αφού, στο βαθύ διάστημα, η απόσταση και ο χρόνος είναι σχεδόν το ίδιο πράγμα.
"Με τη χρήση blazars σε διαφορετικές αποστάσεις από εμάς, μετρήσαμε το συνολικό άστρο σε διαφορετικές χρονικές περιόδους", λέει ο συν-συγγραφέας Vaidehi Paliya του Πανεπιστημίου Clemson σε ένα δελτίο τύπου. «Μετρήσαμε το συνολικό αστρικό φωτισμό κάθε εποχής - πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, πριν από δύο δισεκατομμύρια χρόνια, πριν από έξι δισεκατομμύρια χρόνια κλπ. - μέχρι το τέλος της δημιουργίας των αστεριών. Αυτό μας επέτρεψε να ανακατασκευάσουμε την ΕΒΛ και να καθορίσουμε την ιστορία σχηματισμού αστεριών του σύμπαντος με πιο αποτελεσματικό τρόπο από ό, τι είχε επιτευχθεί πριν ".
Οι ερευνητές προσπάθησαν να μετρήσουν το EBL στο παρελθόν, αλλά δεν μπόρεσαν να ξεπεράσουν την τοπική σκόνη και το αστρικό φωτός κοντά στη Γη, καθιστώντας σχεδόν αδύνατη τη συλλογή καλών δεδομένων για το EBL. Το τηλεσκόπιο Fermi, ωστόσο, επέτρεψε τελικά στην ομάδα να ελαχιστοποιήσει αυτή την παρεμβολή εξετάζοντας τις ακτίνες γάμμα. Τα στοιχεία που συλλέχθηκαν είναι σύμφωνα με προηγούμενες εκτιμήσεις για την πυκνότητα του EBL.
Η μελέτη δείχνει ότι η κορυφή του σχηματισμού των αστεριών στο σύμπαν έλαβε χώρα πριν από περίπου 11 δισεκατομμύρια χρόνια. Με την πάροδο του χρόνου, έχει επιβραδυνθεί δραστικά, αλλά αστέρια εξακολουθούν να σχηματίζουν, με περίπου επτά νέα αστέρια που φωτίζονται στον Γαλαξία κάθε χρόνο και μόνο.
Η μελέτη δεν ήταν απλώς μια άσκηση στην καταστροφή του μηδενικού κλειδιού. Ο Ryan F. Mandelbaum στο Gizmodo αναφέρει ότι η μέτρηση δίνει στον επιστήμονα ένα ανώτατο όριο στον αριθμό των γαλαξιών που είχαν επιπλεύσει πριν από περίπου 12 δισεκατομμύρια χρόνια κατά τη διάρκεια της Εποχής της Ανατομής, η περίοδος που η σκοτεινή ύλη, το υδρογόνο και το ήλιο συνενώθηκαν αρχικά σε αστέρια και συνηθισμένη ύλη . Είναι επίσης πιθανό ότι η μέτρηση EBL θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη νέων τρόπων αναζήτησης αθέατων τύπων σωματιδίων.
Ο αστροφυσικός Clemson και ο κύριος συγγραφέας Marco Ajello λένε στο δελτίο ότι η μελέτη είναι επίσης ένα καλό βήμα προς την κατανόηση των αρχαιότερων ημερών του σύμπαντος.
"Τα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια της ιστορίας του σύμπαντος μας είναι μια πολύ ενδιαφέρουσα εποχή που δεν έχει δοκιμαστεί ακόμα από τους σημερινούς δορυφόρους", λέει. "Η μέτρησή μας μας επιτρέπει να κοιτάξουμε μέσα σε αυτό. Ίσως μια μέρα θα βρούμε έναν τρόπο να κοιτάξουμε όλος τον τρόπο πίσω στο Big Bang. Αυτός είναι ο απώτερος στόχος μας. "
