Μετρήθηκε το φως όλων των άστρων που έχουν λάμψει στο σύμπαν

Χάρη στο διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων-γ «Φέρμι» οι επιστήμονες υπολόγισαν το φως όλων των άστρων που έχουν ποτέ λάμψει στο σύμπαν.

Αμερικανοί αστρονόμοι, χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων-γ «Φέρμι» της NASA, «είδαν» το φως των πρώτων-πρώτων άστρων και, παράλληλα, έκαναν την πιο ακριβή μέχρι σήμερα μέτρηση του φωτός όλων των άστρων, τα οποία έχουν ποτέ λάμψει στο σύμπαν. Οι νέοι υπολογισμοί δείχνουν αφενός ότι το αρχέγονο αστρικό φως ήταν λιγότερο από τις έως τώρα εκτιμήσεις και αφετέρου ότι η μέση αστρική πυκνότητα είναι περίπου 1,4 άστρα ανά 100 δισεκατομμύρια κυβικά έτη φωτός. Αυτό σημαίνει ότι η μέση απόσταση ανάμεσα στα άστρα του σύμπαντος είναι περίπου 4.150 έτη φωτός.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον αστροφυσικό Μάρκο Ατζέλο των πανεπιστημίων Στάνφορντ και Μπέρκλεϊ της Καλιφόρνια, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science», έκαναν τους υπολογισμούς τους βασιζόμενοι στην ανάλυση του φωτός από γιγάντιες μαύρες τρύπες (τις λεγόμενες blazars) που απελευθερώνουν βίαια τεράστιες ποσότητες φωτεινής ενέργειας, καθώς απορροφούν την περιβάλλουσα ύλη.

Όταν η ύλη έλκεται βαρυτικά προς την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα ενός γαλαξία, ένα μέρος της επιταχύνεται και εκτινάσσεται προς τα έξω σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, με την μορφή «πιδάκων» που εκπέμπονται προς ακριβώς αντίθετες κατευθύνσεις. Όταν μια από τις αυτές τις δέσμες ακτίνων-γ τύχει να στοχεύει προς τη Γη, τότε ο συγκεκριμένος γαλαξίας και η μαύρη τρύπα του φαίνονται τρομερά φωτεινοί και παίρνουν την ονομασία «blazar».

Έως τώρα έχουν εντοπιστεί πάνω από 1.000 τέτοια αντικείμενα και πολλά από αυτά εκπέμπουν ενέργεια άνω των 3 δισεκατομμυρίων γιγαηλεκτρονιοβόλτ (GeV), δηλαδή πάνω από ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από την ενέργεια του ορατού φωτός.

Οι ακτίνες-γ αποτελούν την μορφή φωτός (ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας) με την μεγαλύτερη ενέργεια. Από το 2008 που τέθηκε σε τροχιά, το «Φέρμι» παρατηρεί τον ουρανό αποκλειστικά για εκπομπές τέτοιων ακτίνων, δημιουργώντας τον πιο λεπτομερή έως τώρα «χάρτη» σε τόσο ισχυρές ενέργειες.

Το οπτικό και υπέρυθρο φως των άστρων συνεχίζει να ταξιδεύει στο σύμπαν ακόμα και αφού αυτά σβήσουν. Το γεγονός αυτό δημιουργεί ένα «απολίθωμα» ακτινοβολίας, το οποίο είναι δυνατό να ανιχνευθεί έμμεσα, χρησιμοποιώντας τις ακτίνες-γ, τις οποίες εκπέμπουν μακρινές πηγές όπως τα blazars, που γίνονται αντιληπτές από το τηλεσκόπιο «Φέρμι».

Το συνολικό φως των άστρων, που έχει ποτέ εκπεμφθεί στο διάστημα, ονομάζεται από τους αστρονόμους «εξωγαλακτικό φως υποβάθρου» και αποτελεί ένα είδος «κοσμικής ομίχλης» φωτονίων. Οι ακτίνες-γ που παράγονται από τα blazars, ταξιδεύουν δισεκατομμύρια έτη φωτός, ωσότου φθάσουν στον πλανήτη μας και στο μεταξύ διασχίζουν αυτή την «κοσμική ομίχλη».

Καθώς μια ακτίνα-γ συγκρούεται με το αστρικό φως, αυτή μεν μετασχηματίζεται σωματιδιακά σε ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων, ενώ το διάχυτο φως των άστρων «θαμπώνει» (με τον ίδιο τρόπο που η ομίχλη εξασθενεί το φως ενός μακρινού φάρου, μόνο που σε αυτή την περίπτωση τον ρόλο των κοσμικών φάρων παίζουν τα «blazars"). Αυτό το φαινόμενο επιτρέπει στους επιστήμονες να κάνουν υπολογισμούς για το διάχυτο στο σύμπαν αστρικό φως, δηλαδή για την πυκνότητα της «ομίχλης» και άρα για την μέση πυκνότητα των άστρων.

Το σύμπαν εκτιμάται ότι δημιουργήθηκε πριν από περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια και οι επιστήμονες κατόρθωσαν να εντοπίσουν φως που εξέπεμψαν αρχέγονα άστρα, όταν το σύμπαν ήταν ακόμα «νήπιο», μόλις 600 εκατ. ετών. Αυτά τα πρώτα άστρα πιστεύεται ότι διέφεραν αρκετά από τα σημερινά, καθώς ήσαν πολύ πιο μεγάλα (εκατοντάδες φορές μεγαλύτερα από τον Ήλιο μας), πιο καυτά, πιο λαμπρά, αλλά και πιο βραχύβια.

Οι νέες εκτιμήσεις δείχνουν ότι αυτά τα πρώτα άστρα δημιουργούνταν με πιο αργό ρυθμό από ό,τι πιστευόταν έως τώρα. Η άμεση παρατήρηση αυτών των προπατορικών άστρων μέχρι τώρα είναι αδύνατη με τα υπάρχοντα όργανα, αλλά ελπίζεται ότι ίσως καταστεί εφικτή είτε με το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο «Τζέημς Γουέμπ» της NASA, το οποίο προγραμματίζεται να αντικαταστήσει το «Χαμπλ» από το 2018, είτε με το σχεδιαζόμενο επίγειο Υπερβολικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου στη Χιλή.

Πηγή: ΑΜΠΕ