Das Universum, sagen uns die meisten Kosmologen, begann mit einem Knall. Wie viel Licht hat das Universum seit seiner Geburt vor 13,8 Milliarden Jahren produziert?
Auf den ersten Blick scheint es eine schwierige Antwort zu sein. Im Weltraum können wir sie jedoch aufspüren. Jedes Lichtteilchen, das jemals von Galaxien und Sternen abgestrahlt wurde, bewegt sich immer noch, weshalb wir mit unseren Teleskopen so weit in die Vergangenheit blicken können.
Ein neues Papier in der Astrophysikalisches Journal Erforscht die Natur dieses extragalaktischen Hintergrundlichts (EBL). Die Messung der EBL sei "für die Kosmologie ebenso grundlegend wie die Messung der Wärmestrahlung, die vom Urknall (dem kosmischen Mikrowellenhintergrund) bei Radiowellenlängen übrig bleibt".
Es stellt sich heraus, dass uns mehrere NASA-Raumschiffe geholfen haben, die Antwort zu verstehen. Sie betrachteten das Universum in jeder Wellenlänge des Lichts, von langen Radiowellen bis zu kurzen, energiegefüllten Gammastrahlen. Ihre Arbeit geht zwar nicht auf den Ursprung des Universums zurück, liefert aber gute Messungen für die letzten fünf Milliarden Jahre oder so. (Zufällig über das Alter des Sonnensystems.)
Es ist schwer, dieses schwache Hintergrundlicht gegen das starke Leuchten von Sternen und Galaxien zu sehen, ungefähr so schwer wie es ist, die Milchstraße von der Innenstadt Manhattans aus zu sehen, sagten die Astronomen.
Die Lösung besteht aus Gammastrahlen und Blazaren, riesigen schwarzen Löchern im Herzen einer Galaxie, die Materialstrahlen produzieren, die auf die Erde zeigen. Genau wie eine Taschenlampe.
Diese Blazare senden Gammastrahlen aus, aber nicht alle erreichen die Erde. Einige, Astronomen, sagten: "Schlagen Sie ein unglückliches EBL-Photon auf dem Weg."
Wenn dies geschieht, zappen der Gammastrahl und das Photon jeweils heraus und erzeugen ein negativ geladenes Elektron und ein positiv geladenes Positron.
Interessanterweise erzeugen Blazare Gammastrahlen mit leicht unterschiedlichen Energien, die wiederum von EBL-Photonen mit unterschiedlichen Energien selbst gestoppt werden.
Wenn wir also herausfinden, wie viele Gammastrahlen mit unterschiedlichen Energien von den Photonen gestoppt werden, können wir sehen, wie viele EBL-Photonen sich zwischen uns und den entfernten Blazaren befinden.
Wissenschaftler haben gerade angekündigt, dass sie sehen können, wie sich die EBL im Laufe der Zeit verändert hat. Ein weiterer Blick zurück in das Universum dient, wie bereits erwähnt, als eine Art Zeitmaschine. Je weiter hinten die Gammastrahlen verschwinden, desto besser können wir die Veränderungen der EBL in früheren Epochen abbilden.
Um technisch zu werden, haben es die Astronomen so gemacht:
- Vergleich der Gammastrahlenbefunde des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops mit der Intensität der Röntgenstrahlen, die von mehreren Röntgenobservatorien gemessen wurden, darunter das Chandra-Röntgenobservatorium, die Swift Gamma-Ray Burst Mission und das Rossi X- Ray Timing Explorer und XMM / Newton. Auf diese Weise konnten Astronomen herausfinden, wie hell die Blazare bei unterschiedlichen Energien waren.
- Vergleich dieser Messungen mit denen, die von speziellen Teleskopen am Boden durchgeführt wurden, die den tatsächlichen „Gammastrahlenfluss“ anzeigen können, den die Erde von diesen Blazaren erhält. (Gammastrahlen werden in unserer Atmosphäre vernichtet und erzeugen einen Schauer subatomarer Partikel, ähnlich einem „Überschallknall“, der als Cherenkov-Strahlung bezeichnet wird.)
Die Messungen, die wir in diesem Artikel haben, sind ungefähr so weit zurück, wie wir jetzt sehen können, fügten die Astronomen hinzu.
"Vor fünf Milliarden Jahren ist die maximale Entfernung, die wir mit unserer aktuellen Technologie untersuchen können", erklärte der Hauptautor des Papiers, Alberto Dominguez.
„Sicher, es gibt Blazare weiter entfernt, aber wir können sie nicht erkennen, weil die hochenergetischen Gammastrahlen, die sie aussenden, von EBL zu gedämpft werden, wenn sie zu uns gelangen - so geschwächt, dass unsere Instrumente nicht empfindlich genug sind, um sie zu erkennen . ”
Quelle: Hochleistungs-AstroComputing-Zentrum der Universität von Kalifornien
