Siden de første stjerner først begyndte at flimre omkring 100 millioner år efter Big Bang, har vores univers produceret omtrent en billion billioner stjerner, der hver pumper stjernelys ud i kosmos. Det er en forbløffende mængde energi, men for forskere ved Fermi Large Area Telescope Collaboration var det en udfordring. Hannah Devlin hos The Guardian rapporterer, at astronomerne og astrofysikerne påtog sig den monumentale opgave at beregne, hvor meget stjernelys der er udsendt, siden universet begyndte for 13, 7 milliarder år siden.
Så hvor meget stjernelys er der? I henhold til papiret i tidsskriftet Science er der produceret 4 × 10 ^ 84 fotoner værd for stjernelys i vores 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 fotoner.
For at komme til det utroligt ginormous antal analyserede teamet et årtiers værd af data fra Fermi Gamma-ray Space Telescope, et NASA-projekt, der indsamler data om stjernedannelse. Holdet kiggede specifikt på data fra det ekstragalaktiske baggrundslys (EBL), en kosmisk tåge, der gennemsyrer universet, hvor 90 procent af den ultraviolette, infrarøde og synlige stråling, der udsendes fra stjerner, ender. Holdet undersøgte 739 blazars, en type galakse med et supermassivt sort hul i midten, der skyder strømme af gammastrålefotos direkte mod Jorden med næsten lysets hastighed. Objekterne er så lyse, endda ekstremt fjerne blazarer kan ses fra Jorden. Disse fotoner fra de skinnende galakser kolliderer med EBL, der absorberer nogle af fotonerne, hvilket efterlader et aftryk, som forskerne kan studere.
Når man kiggede på blazars i en alder fra 2 millioner til 11, 6 milliarder år gamle, lod forskerne bruge de følsomme instrumenter på Fermi-teleskopet til at analysere deres lys og måle, hvor meget stråling det mistede, da det bevægede sig gennem EBL. Dette lader dem skabe et nøjagtigt mål for EBL-densiteten eller tykkelsen over tid, hvilket i det væsentlige skaber en historie med stjernelys i universet, da det i dybe rum, afstand og tid næsten er det samme.
”Ved at bruge blazars i forskellige afstande fra os målte vi det samlede stjernelys på forskellige tidsperioder, ” siger medforfatter Vaidehi Paliya fra Clemson University i en pressemeddelelse. ”Vi målte den samlede stjernelys af hver epoke - for en milliard år siden, for to milliarder år siden, for seks milliarder år siden osv. - helt tilbage til, da stjerner først blev dannet. Dette gjorde det muligt for os at rekonstruere EBL og bestemme universets stjernedannelseshistorie på en mere effektiv måde end der var opnået før. ”
Forskere har forsøgt at måle EBL i fortiden, men var ikke i stand til at komme forbi det lokaliserede støv og stjernelys tæt på Jorden, hvilket gør det næsten umuligt at indsamle gode data om EBL. Fermi-teleskopet tillade imidlertid endelig holdet at minimere denne interferens ved at se på gammastråler. De data, de indsamlede, er i tråd med tidligere estimater for EBL-densiteten.
Undersøgelsen viser, at toppen af stjernedannelse i universet fandt sted for omkring 11 milliarder år siden. Over tid er det drastisk aftaget, men stjerner dannes stadig, hvor ca. syv nye stjerner lyser op i Mælkevejen hvert år alene.
Undersøgelsen var heller ikke kun en øvelse i at knuse nul-tasten. Ryan F. Mandelbaum ved Gizmodo rapporterer, at målingen giver forskeren en øvre grænse for antallet af galakser, der flød for omkring 12 milliarder år siden under Epok of Reionization, den periode, hvor mørkt stof, brint og helium først sammenkolderedes til stjerner og almindeligt stof . Det er også muligt, at EBL-målingen kan hjælpe med at udvikle nye måder at kigge efter ukendte partikeltyper på.
Clemson-astrofysiker og hovedforfatter Marco Ajello siger i udgivelsen, at undersøgelsen også er et godt skridt mod at forstå universets tidligste dage.
”De første milliarder år i vores universes historie er en meget interessant epoke, der endnu ikke er blevet undersøgt af nuværende satellitter, ” siger han. ”Vores måling giver os mulighed for at kikke inde i det. Måske en dag vil vi finde en måde at se helt tilbage til big bang. Dette er vores ultimative mål. ”
