Siden de første stjernene først begynte å flimre rundt 100 millioner år etter Big Bang, har vårt univers produsert omtrent en billion billioner stjerner, som hver pumper stjernelys ut i kosmos. Det er en overveldende mengde energi, men for forskere ved Fermi Large Area Telescope Collaboration ga det en utfordring. Hannah Devlin hos The Guardian rapporterer at astronomene og astrofysikerne tok på seg den monumentale oppgaven med å beregne hvor mye stjernelys som er blitt utsendt siden universet begynte for 13, 7 milliarder år siden.
Så hvor mye stjernelys er det? I følge tidsskriftet i tidsskriftet Science er det produsert 4 × 10 ^ 84 fotoner verdt av stjernelys i vårt univers, eller 4.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 fotoner.
For å komme til det overveldende ginorme tallet, analyserte teamet flere tiår med data fra Fermi Gamma-ray Space Telescope, et NASA-prosjekt som samler inn data om stjernedannelse. Teamet så spesifikt på data fra det ekstragalaktiske bakgrunnslyset (EBL), en kosmisk tåke som gjennomsyrer universet der 90 prosent av den ultrafiolette, infrarøde og synlige strålingen som sendes ut fra stjerner havner. Teamet undersøkte 739 blazars, en type galakse med et supermassivt svart hull i sentrum som skyter ut strømmer av gammastrålebilder direkte mot Jorden med nesten lysets hastighet. Gjenstandene er så lyse, til og med ekstremt fjerne blazarer kan sees fra Jorden. Disse fotonene fra de blanke galaksene kolliderer med EBL, som tar opp noen av fotonene, og etterlater et avtrykk forskerne kan studere.
Når vi så på blazars i alderen fra 2 millioner til 11, 6 milliarder år gamle, la forskerne bruke de følsomme instrumentene på Fermi-teleskopet for å analysere lyset sitt, og måle hvor mye stråling det mistet da det beveget seg gjennom EBL. Dette lar dem skape et nøyaktig mål på tettheten eller tykkelsen på EBL over tid, og i det vesentlige skape en historie med stjernelys i universet, siden i dypt rom, avstand og tid er nesten det samme.
"Ved å bruke blazars på forskjellige avstander fra oss, målte vi den totale stjernelyset på forskjellige tidsperioder, " sier medforfatter Vaidehi Paliya fra Clemson University i en pressemelding. “Vi målte den totale stjernelyset for hver epoke - for en milliard år siden, for to milliarder år siden, for seks milliarder år siden, etc. - helt tilbake til da stjerner først ble dannet. Dette tillot oss å rekonstruere EBL og bestemme stjernedannelseshistorien til universet på en mer effektiv måte enn det som hadde blitt oppnådd før. ”
Forskere har prøvd å måle EBL i det siste, men klarte ikke å komme forbi det lokaliserte støvet og stjernelyset nær Jorden, noe som gjorde det nesten umulig å samle inn gode data om EBL. Fermi-teleskopet tillot imidlertid endelig teamet å minimere den forstyrrelsen ved å se på gammastråler. Dataene de samlet inn er i tråd med tidligere estimater for tettheten av EBL.
Studien viser at toppen av stjernedannelse i universet fant sted for rundt 11 milliarder år siden. Over tid har det avtatt drastisk, men stjerner dannes fortsatt, med omtrent syv nye stjerner som lyser opp i Melkeveien hvert år alene.
Studien var heller ikke bare en øvelse i å knuse nulltasten. Ryan F. Mandelbaum ved Gizmodo rapporterer at målingen gir forskeren en øvre grense for antall galakser som fløt for rundt 12 milliarder år siden under Epok of Reionization, perioden da mørk materie, hydrogen og helium først ble sammenblandet til stjerner og vanlig materie . Det er også mulig at EBL-målingen kan bidra til å utvikle nye måter å lete etter ukjente partikkeltyper.
Clemson astrofysiker og hovedforfatter Marco Ajello sier i utgivelsen at studien også er et godt skritt mot å forstå universets tidligste dager.
"De første milliarder årene av universets historie er en veldig interessant epoke som ennå ikke er undersøkt av nåværende satellitter, " sier han. "Målingene våre lar oss kikke inni den. Kanskje vi en dag vil finne en måte å se helt tilbake til big bang. Dette er vårt endelige mål. "
