天文学家计算了可观测宇宙中产生的星光总量

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  • cnbeta
  • 2018-11-30 22:41

自 130 亿年前,宇宙就一直在催生恒星。但如果你问“存在过多少恒星?”,科学家们就要被难住了。不过现在,天文学家更进一步地问到 ——“它们到底发出了多少的星光?”通过一种新颖的测量方法,研究团队已经设法量化了可观测宇宙中的星光总量 —— 结果是一个让你的眼睛看得停不下来的数字。

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NGC 362,一个 100~110 亿年历史的星群,来自宇宙恒星形成的高峰期。

根据团队的测量结果,过去 130 亿年中,恒星发出的星光总量为 4×10^84,也就是 4 后面跟 84 个零(septenvigintillion)。

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既然宇宙令人难以置信的大,天文学家又是怎么计算出来的呢?

研究人员对费米伽马射线太空望远镜的 9 年数据进行了筛选,分析了来自火星的伽马射线是如何与‘宇宙雾’相互作用的,从而计算出所产生的总光亮。

这种“宇宙雾”,更正式的称呼为河外背景光(EBL),由恒星发出的紫外、可见光、以及红外等波长的所有光所组成。

当伽马射线(能量最强的一种光)通过‘宇宙雾’时,会与其它波长的光子碰撞产生电子和正电子。

通过分析来自火星的 739 组伽马射线的这些特征,天文学家能够在宇宙历史的任何给定时间,测量出任何给定位置的‘雾密度’。

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九年费米数据编制的宇宙地图,展示了可观测宇宙的伽马射线源。

首席研究员 Marco Ajelo 表示:“在星雾中穿行的伽马射线光子很有可能被吸收,通过测量吸收了多少光子,我们可以测量雾的厚度,并推测整个波长范围内的光量”。

此前,费米曾被用于研究河外背景光(全称为 Extragalactic Background Light),但新项目的用量,是此前尝试次数的五倍。

由于它们位于太空的不同部分、距离也不尽相同,研究团队才能比以往任何时候都更深入地探索太空、并追溯过往。

此外,这项研究还能够确定宇宙在 100~110 亿年前的恒星形成巅峰期的状况。团队表示,新伽马射线地图为未来更深入的太空/时间探索任务(比如詹姆斯韦伯太空望远镜)奠定了基础。

宇宙历史的第 10 亿个年头,是一个相当有趣的时代。目前的卫星还没有对它展开过探测,但我们的测量,已经能够窥探一番。

也许有一天,我们会找到一种回溯到大爆炸时期的方法,这也是我们的终极目标。

Tracing the History of Starlight with NASA's Fermi Mission(via)

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《科学》(Science)杂志上。原标题为:

《A gamma-ray determination of the Universe’s star formation history》

《通过伽马射线的测定,追溯宇宙恒星的形成历史》


来源:cnbeta作者:编辑:leilei

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