يخبرنا معظم علماء الكونيات أن الكون بدأ بانفجار. في مرحلة ما ، أضاءت الأضواء. ما هي كمية الضوء التي أنتجها الكون منذ ولادته ، قبل 13.8 مليار سنة؟
تبدو إجابة صعبة للوهلة الأولى. قم بتشغيل المصباح الكهربائي ، وأطفئه ويبدو أن الفوتونات تتلاشى. ومع ذلك ، يمكننا تعقبهم في الفضاء. كل جسيم ضوئي يشع من قبل المجرات والنجوم لا يزال يسافر ، ولهذا السبب يمكننا النظر بعيدًا في الوقت المناسب مع تلسكوباتنا.
إلى ورقة جديدة في المجلة الفيزياء الفلكيةيستكشف طبيعة ضوء الخلفية خارج المجرة هذا ، أو EBL. يقول الفريق إن قياس EBL 'أمر أساسي لعلم الكونيات مثل قياس الإشعاع الحراري المتبقي من الانفجار العظيم ( الخلفية الكونية الميكروويف ) بأطوال موجات الراديو '.
تبين أن العديد من المركبات الفضائية التابعة لناسا ساعدتنا في فهم الإجابة. لقد حدقوا في الكون بكل طول موجي للضوء ، بدءًا من موجات الراديو الطويلة إلى أشعة جاما القصيرة المليئة بالطاقة. في حين أن عملهم لا يعود إلى أصل الكون ، إلا أنه يعطي قياسات جيدة خلال الخمسة مليارات سنة الماضية أو نحو ذلك. (حول ال عمر النظام الشمسي ، بالصدفة.)
تصور الفنان لكيفية اصطدام أشعة جاما (الخطوط المتقطعة) بفوتونات ضوء الخلفية الكهرومغناطيسية ، مما ينتج عنه الإلكترونات والبوزيترونات. الائتمان: نينا مكوردي وجويل ر. بريماك / جامعة كاليفورنيا - هايباك ؛ Blazar: إطار من رسم متحرك مفاهيمي لـ 3C 120 تم إنشاؤه بواسطة Wolfgang Steffen / UNAM
قال علماء الفلك إنه من الصعب رؤية ضوء الخلفية الخافت هذا مقابل التوهج القوي للنجوم والمجرات اليوم ، بنفس صعوبة رؤية درب التبانة من وسط مدينة مانهاتن.
الحل ينطوي على أشعة جاما و بلازارات ، وهي ثقوب سوداء ضخمة في قلب مجرة تنتج نفاثات من المواد التي تشير إلى الأرض. تماما مثل مصباح يدوي.
تصدر هذه البلازارات أشعة جاما ، لكن لا تصل جميعها إلى الأرض. قال علماء الفلك إن البعض 'يضرب فوتونًا سيئ الحظ EBL على طول الطريق.'
عندما يحدث هذا ، ينطلق كل من شعاع جاما والفوتون وينتج إلكترونًا سالب الشحنة وبوزيترونًا موجب الشحنة.
والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن البلازارات تنتج أشعة جاما ذات طاقات مختلفة قليلاً ، والتي بدورها توقفها فوتونات EBL عند طاقات مختلفة نفسها.
لذلك ، من خلال معرفة عدد أشعة جاما ذات الطاقات المختلفة التي أوقفتها الفوتونات ، يمكننا أن نرى عدد فوتونات EBL الموجودة بيننا وبين البلازارات البعيدة.
أعلن العلماء الآن للتو أنهم يستطيعون رؤية كيف تغيرت EBL بمرور الوقت. التطلع إلى الوراء في الكون ، كما قلنا سابقًا ، يعمل كنوع من آلة الزمن. لذلك ، كلما رأينا أن أشعة جاما تنطلق ، كلما كان بإمكاننا تحديد تغييرات EBL في العصور السابقة بشكل أفضل.
تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة جاما (المعروف سابقًا باسم GLAST). الائتمان: ناسا
للحصول على التقنية ، هذه هي الطريقة التي فعلها علماء الفلك:
- مقارنة نتائج أشعة جاما الخاصة بـ تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة جاما شدة الأشعة السينية التي تم قياسها بواسطة العديد من مراصد الأشعة السينية ، بما في ذلك مرصد Chandra X-Ray و Swift Gamma-Ray Burst Mission و Rossi X-ray Timing Explorer و XMM / Newton. سمح هذا لعلماء الفلك بمعرفة سطوع البلازارات في الطاقات المختلفة.
- مقارنة تلك القياسات بالقياسات المأخوذة بواسطة مناظير خاصة على الأرض يمكنها أن تنظر إلى 'تدفق أشعة غاما' الفعلي الذي تتلقاه الأرض من تلك البلازارات. (يتم القضاء على أشعة جاما في غلافنا الجوي وتنتج وابلًا من الجسيمات دون الذرية ، مثل 'الدوي الصوتي' ، والذي يُطلق عليه إشعاع Cherenkov .)
وأضاف علماء الفلك أن القياسات التي لدينا في هذه الورقة تعود إلى الوراء بقدر ما يمكننا رؤيته الآن.
صرح المؤلف الرئيسي للورقة ، ألبرتو دومينغيز ، 'منذ خمسة مليارات سنة هي أقصى مسافة يمكننا استكشافها باستخدام تقنيتنا الحالية'.
'بالتأكيد ، هناك بلازارات بعيدة ، لكننا غير قادرين على اكتشافها لأن أشعة جاما عالية الطاقة التي تنبعث منها تكون ضعيفة جدًا بواسطة EBL عندما تصل إلينا - ضعيفًا لدرجة أن أجهزتنا ليست حساسة بدرجة كافية لاكتشافها . '
