חישוב חדש מוסיף את כל אור הכוכבים ביקום

אם אתה חובב מספרים ממש גדולים שלמעשה לא מספרים לך הרבה על העולם, לאסטרופיזיקאי מאוניברסיטת קלמסון, מרקו אג'לו, יש אחד גדול בשבילך: 4 x 10^84.



זהו המספר הכולל של הפוטונים שנמלטו בהצלחה מכוכבים והאבק המקיף אותם לחלל לאורך ההיסטוריה של היקום. הייתם מצפים מהערך הזה להיות עצום, כמובן, והנה הוא קיים, בכל גודלו הבלתי נתפס. (לצורך השוואה, הערכה עדכנית כי כמה אטומים יש ביקום הוא רק כמה סדרי גודל קטנים יותר.)



אולם היכולת לחשב את המספר הזה היא רק יתרון צדדי למחקר חדש שנערך על ידי אג'לו וצוותו. מחקר זה מגבה תיאוריות קודמות אודות קצבי היווצרות הכוכבים לאורך ההיסטוריה של היקום, תוך שימוש במידע שנלכד בכל אור הכוכבים הזה-המכונה רשמית אור הרקע האקסטרגלקטי. [יקום של גמא ריי: תמונות מאת טלסקופ החלל פרמי של נאס'א]

שם



יש סיבה טובה שאור כוכבים מרתק אותנו.(אשראי תמונה: NASA/JPL-Caltech/STScI/IRAM)

אור רקע אקסטרגלקטי הוא, בהגדרתו, חלקו של קרינה כמעט אינפרא אדומה, אופטית ואולטרה סגולה המיוצרת על ידי כוכבים שמצליחה להוציא אותו לחלל, במקום להתנגש באבק המקיף את אותם כוכבים. 'זה בעצם אור הכוכבים שהגיע לכל מקום', אמר אג'לו ל- demokratija.eu. 'כל האור הנפלט על ידי כוכבים שמסוגל לברוח לחלל הופך בעצם לרקע הזה.'

אבל אור רקע אקסטרגלקטי קשה למדידה, מכיוון שהוא מתפשט דק כל כך על פני היקום ומוצף על ידי מקורות אור בהירים הקרובים יותר לכדור הארץ. אז ניסה אג'לו וחבריו המשותפים לנתח את אור הכוכבים הרקע הזה על ידי ניצול בלייזרים -סוג של גלקסיה המסתירה חור שחור סופר-מסיבי שבליבתו שבמקרה יורה בזרם ענק של חומר בעל אנרגיה גבוהה פחות או יותר לכיוון שלנו. הנתונים שלהם אודות אותם בלזארים ופוטוני קרני הגמא באנרגיה גבוהה שהם פולטים באים באדיבות טלסקופ החלל פרמי גמא של נאס'א.



המחקר מסתמך על מאפיין מעצבן של בלזרים: חלק מהאור בעל האנרגיה הגבוהה ביותר שהם מייצרים חבטות לחלקיקי אור בעלי אנרגיה נמוכה בהרבה, כמו הפוטונים שאנו בני האדם יכולים לראות. ההתנגשות ההיא הופכת זוג פוטונים לא תואמים לאלקטרון ולפוזיטרון, ובעצם נעלמים אותו פוטון בעל אנרגיה גבוהה שהבלאר שחרר. 'במובן אחד, כן, זה חיסרון אם אתה מתמקד רק בלימודי בלזאר', אמרה מנאסביטה ג'ושי, אסטרופיזיקאית מאוניברסיטת בוסטון, ל- demokratija.eu. 'אבל אתה יכול לנצל אותו לטובתך בדבר כזה'.

האינטראקציה בין פוטונים בלזר לפוטונים של אור רקע אקסטרגלקטי בועטת רק ברמת אנרגיה ספציפית. המשמעות היא שמדענים יכולים לבצע אקסטרפולציה מהאור שנוצר ברמות אנרגיה נמוכות יותר עד למה שהיה צריך להיות מופק ברמות אנרגיה גבוהות יותר אלה. לאחר מכן, הם יכולים לחשב את ההפרש, שזה מה שנעלם במהלך ההתנגשויות. ומשם, מדובר בקפיצה קלה מספיק לצד השני של ההתנגשות ההיא, כדי למדוד את אור הרקע החוץ -אקלקטי.

על ידי לימוד הרבה בלזרים - 739, למען הדיוק - במרחקים שונים מכדור הארץ, הצוות יכול לאתר שינויים באור הרקע החוץ -אקלקטי לאורך זמן. 'על ידי מדידה כיצד אור הכוכבים מתפתח ברחבי היקום, אתה יכול למעשה להפוך את זה למדידה מקבילה של היווצרות כוכבים', אמר אג'לו. 'אנו עוקבים אחר איך זה השתנה במהלך ההיסטוריה של היקום.' [ רשימת מסייר: תצפיות מדהימות של טלסקופ האבל על אובייקטים בשמיים עמוקים ]



'עכשיו, הדבר החדש משתמש בזה כדי להבין את ההיסטוריה של יצירת כוכבים קוסמית,' אמר ג'ושי. זו שאלה שמדענים כבר מזמן רצו להתמודד איתם, אך עד כה הם נאלצו לעשות זאת בעקיפין ולהסתמך על כמה הנחות ראשוניות, שלעולם אינן אידיאליות. 'הבעיה [עם הערכות קודמות] היא שבגלל שתפקוד ההמונים הראשוני שלך הוא ... זה באמת ניחוש, זה ניחוש ראשוני, וזה יכול להביא לאי וודאות', אמר ג'ושי.

העובדה שגישה שונה זו - עוקפת אותן הנחות ראשוניות - מסיקה כמה מאותן מסקנות לגבי היווצרות כוכבים לאורך זמן, מנחמת את האסטרופיזיקאים, אמר ג'ושי. זה עוזר לא רק לאמת את המסקנות הללו, אלא גם להציע שמדענים היו בדרך הנכונה עם ההנחות הראשוניות שהם הניחו בדרכים ישנות להעריך את היווצרות הכוכבים לאורך זמן.

אז מתי היה הזמן הפופולרי ביותר להיוולד כוכבים? לפני כעשרה מיליארד שנים . והראיות נמצאות באור הכוכבים שלהם.

המחקר מתואר ב נייר פורסם ב -29 בנובמבר בכתב העת Science.

שלח מייל ל- Meghan Bartels בכתובת mbartels@demokratija.eu או ללכת אחריה @meghanbartels . עקוב אחרינו @Spacedotcom ו פייסבוק . מאמר מקורי בנושא demokratija.eu .