تُظهر هذه المؤامرة مواقع 150 بليزر (نقاط خضراء) مستخدمة في التلسكوب الجديد Fermi Gamma-Ray. الائتمان: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration
كل الضوء الذي أنتجه كل نجم موجود على الإطلاق لا يزال موجودًا ، ولكن "رؤيته" وقياسه بدقة شديدة للغاية. الآن ، تمكن الفلكيون الذين يستخدمون بيانات من تلسكوب Fermi Gamma-ray Space Telescope التابع لوكالة ناسا من النظر إلى بليزرات بعيدة للمساعدة في قياس ضوء الخلفية من جميع النجوم التي تتألق الآن وفي أي وقت مضى. وقد مكّن هذا القياس الأكثر دقة لضوء النجوم في جميع أنحاء الكون ، والذي بدوره يساعد في وضع حدود على العدد الإجمالي للنجوم التي تألقت على الإطلاق.
قال العالم الرئيسي ماركو أجيلو من معهد كافلي: "يستمر الضوء البصري والأشعة فوق البنفسجية من النجوم في السفر في جميع أنحاء الكون حتى بعد توقف النجوم عن التألق ، وهذا يخلق مجالًا إشعاعيًا أحفوريًا يمكننا استكشافه باستخدام أشعة جاما من مصادر بعيدة". الجسيمات الفيزيائية الفلكية وعلم الكونيات في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا ومختبر علوم الفضاء في جامعة كاليفورنيا في بيركلي.
توفر نتائجهم أيضًا كثافة نجمية في الكون تبلغ حوالي 1.4 نجمة لكل 100 مليار سنة مكعبة ضوئية ، مما يعني أن متوسط المسافة بين النجوم في الكون يبلغ حوالي 4150 سنة ضوئية.
يُطلق على إجمالي ضوء النجوم في الكون ضوء الخلفية خارج المجرى (EBL) ، وقد قام أجيلو وفريقه بدراسة EBL من خلال دراسة أشعة جاما من 150 بليزر ، والتي تعد من بين أكثر الظواهر نشاطًا في الكون. إنها مجرات تعمل بفتحات سوداء شديدة النشاط: لديهم طاقات أكبر من 3 مليار فولت إلكترون (GeV) ، أو أكثر من مليار مرة طاقة الضوء المرئي.
استخدم الفلكيون أربع سنوات من بيانات Fermi حول أشعة غاما مع طاقات تزيد عن 10 مليار فولت إلكترون (GeV) ، وأداة Fermi Large Area Telescope (LAT) هي أول من اكتشف أكثر من 500 مصدر في نطاق الطاقة هذا.
بالنسبة لأشعة جاما ، تعمل EBL كنوع من الضباب الكوني ، لكن Fermi قام بقياس كمية امتصاص أشعة جاما في أطياف blazar التي تنتجها الأشعة فوق البنفسجية والنجوم المرئية في ثلاث عصور مختلفة في تاريخ الكون.
قام فيرمي بقياس كمية امتصاص أشعة جاما في أطياف بليزر التي تنتجها الأشعة فوق البنفسجية والنجوم المرئية في ثلاث حقب مختلفة في تاريخ الكون. (الائتمان: مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا)
قال أحد أعضاء الفريق: "مع اكتشاف أكثر من ألف حتى الآن ، فإن blazars هي المصادر الأكثر شيوعًا التي اكتشفها Fermi ، لكن أشعة غاما في هذه الطاقات قليلة ومتباعدة ، ولهذا السبب استغرق الأمر أربع سنوات من البيانات لإجراء هذا التحليل". جاستن فينك ، عالم فيزياء فلكية في مختبر الأبحاث البحرية في واشنطن.
تنتقل أشعة غاما المنتجة في الطائرات النفاثة عبر مليارات السنين الضوئية إلى الأرض. خلال رحلتهم ، تمر أشعة غاما عبر ضباب متزايد من الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من النجوم التي تشكلت عبر تاريخ الكون.
في بعض الأحيان ، يتصادم أشعة غاما مع ضوء النجوم ويتحول إلى زوج من الجسيمات - الإلكترون ونظيره المضاد ، البوزيترون. بمجرد حدوث ذلك ، يتم فقدان ضوء أشعة جاما. في الواقع ، تخفف العملية إشارة أشعة غاما بنفس الطريقة التي يخمد بها الضباب منارة بعيدة.
من دراسات البلازرات القريبة ، حدد العلماء عدد أشعة جاما التي يجب أن تنبعث في طاقات مختلفة. تُظهر الكتل البعيدة مسافة أقل من أشعة جاما عند طاقات أعلى - خاصة فوق 25 جيجا فولت - بفضل امتصاص الضباب الكوني.
ثم حدد الباحثون متوسط توهين أشعة غاما عبر ثلاثة نطاقات مسافة: كانت أقرب مجموعة من عمر الكون 11.2 سنة ، ومجموعة متوسطة من عندما كان عمر الكون 8.6 مليار سنة ، وأبعد مجموعة من عندما كان الكون 4.1 مليار سنة.
يتتبع هذا الرسم المتحرك العديد من أشعة غاما عبر الزمان والمكان ، بدءًا من انبعاثها في طائرة بعيدة من البليزر إلى وصولها إلى تلسكوب منطقة فيرمي الكبيرة (LAT). أثناء رحلتهم ، يزداد عدد الفوتونات الضوئية والبصرية التي تتحرك بشكل عشوائي (الأزرق) كلما ولدت المزيد والمزيد من النجوم في الكون. في نهاية المطاف ، يواجه أحد أشعة غاما فوتونًا من ضوء النجوم ويتحول شعاع غاما إلى إلكترون وبوزيترون. تصل فوتونات أشعة غاما المتبقية إلى فيرمي ، وتتفاعل مع ألواح التنغستن في LAT ، وتنتج الإلكترونات والبوزيترونات التي تسمح مساراتها عبر الكاشف للفلكيين بتراجع أشعة غاما إلى مصدرها.
من هذا القياس ، تمكن العلماء من تقدير سمك الضباب.
قال فينك خلال مؤتمر صحفي اليوم "إن هذه النتائج تمنحك حدًا أعلى وأدنى لكمية الضوء في الكون وكمية النجوم التي تكونت". "التقديرات السابقة كانت الحد الأعلى فقط."
وقال فولكر بروم ، عالم الفلك في جامعة تكساس ، أوستن ، الذي علق على النتائج ، إن الحدود العليا والدنيا قريبة جدًا من بعضهما البعض. وقال "إن نتيجة فيرمي تفتح الاحتمال المثير لتقييد الفترة المبكرة من تكوين النجوم الكونية ، وبالتالي تمهيد الطريق لتلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا". "بعبارات بسيطة ، تزودنا Fermi بصورة ظل للنجوم الأولى ، بينما يكتشفها Webb مباشرة".
كان قياس ضوء الخلفية خارج المجرة أحد أهداف المهمة الرئيسية لفرمي ، وقال أجيلو إن النتائج حاسمة للمساعدة في الإجابة على عدد من الأسئلة الكبيرة في علم الكونيات.
ونشرت ورقة تصف النتائج يوم الخميس على ساينس إكسبريس.
المصدر: وكالة ناسا
