学学院的天体物理学家马可·阿耶洛带领的队伍的研究结果,这是光子的数量—简单表示为4x10^84—从我们亿岁的宇宙诞生10亿年时起至现在,这是可观测宇宙中的所有恒星发射出的。
这是基于对来自已有十年历史的美国费米伽玛射线空间望远镜的数据的分析研究得出的结论,费米伽玛射线空间望远镜实验组提供的数据帮助研究人员们编制了宇宙大部分寿命中的恒星形成史。这是一个令人震撼的数据:4,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,.
你可能会想这些数据代表着什么,根据一支由克莱姆森大学科学学院的天体物理学家马可·阿耶洛带领的队伍的研究结果,这是光子的数量—简单表示为4x10^84—从我们亿岁的宇宙诞生10亿年时起至现在,这是可观测宇宙中的所有恒星发射出的。
这是基于对来自已有十年历史的美国费米伽玛射线空间望远镜的数据的分析研究得出的结论,费米伽玛射线空间望远镜实验组提供的数据帮助研究人员们编制了宇宙大部分寿命中的恒星形成史。
科学家们于年11月30日在《科学》上发表了一篇论文详述了他们的研究发现,阿耶洛是主要作者。
测量宇宙在其大部分历史中的星光相当需要技巧。正如阿耶洛在邮件里的一番话中所解释的,恒星所发出的星光总体分为两种类型。他写道:“其中一种是恒星发出来的光芒在被灰尘吸收后仍能存留,我们测量的就是这一种。另一种是恒星的光被灰尘吸收后又以红外辐射的方式重新发射到太空中。我们是无法看到这一种的。事实证明,在宇宙的历史中,恒星释放的能量有一半被恒星以较长(红外)波长重新处理了。”
天空中充满了遥远的恒星在很久以前发出的光子——这被科学家们称作河外背景光,或是EBL。然而,除了月球以及银河系里的恒星,远处的星空在我们的眼里是黑暗的。据阿耶洛所说,这是因为来自银河系外的浩瀚宇宙中的大部分星光到达地球时是非常微弱昏暗的—这就相当于在千米外看黑暗中的60瓦的灯泡发出的光芒。
根据《科技新闻》中的文章所解释的,为了解决这个问题,阿耶洛和他的团队仔细研究了费米望远镜10年的数据,并着眼于研究EBL与遥远的耀变体——会向宇宙中发射辐射流的黑洞发出的伽玛射线之间的相互影响。研究人员们计算了耀变体发出的伽玛射线在与河外背景光里的中子碰撞中被吸收或者转换的程度。
阿耶洛解释道:“耀变体发出的光遍及电磁波谱,但它们的能量大多是在伽玛射线波段释放的。费米大视场望远镜(LAT)可以测量兆电子伏(万倍可见光的能量)至1万亿电子伏(1万亿倍可见光的能量)的来自耀变体的伽玛射线。电子对的产生过程(l两个光子只能产生一个电子-正电子对)只能从吸收耀变体发出的能量值为10亿电子伏(可见光能量的十亿倍)的伽玛射线开始。因此在这个能量值以下的,我们观察到的是真实的、未被吸收的、耀变体发出的伽玛射线,但在这个阈值以上,越来越多的来自耀变体的中子被吸收,直到我们无法再看到耀变体(如果被吸收的能量足够多)。”
图解:美国宇航局费米伽玛射线空间望远镜拍摄的夜空全景图像显示了银河系平面(图中央)、脉冲星和超大质量黑洞的明亮辐射。其中耀变体3C.3位于图像的左下部。
阿耶洛继续解释道:“我们寻找这个从零吸收到%吸收的转变与能量的函数。能量值达到多少后会开始转变以及它从0增长到%的速度能帮助我们估量EBL中有多少中子以及它们的能量值。中子数量越多,从0吸收增长到%吸收的速度就越快。”
阿耶洛将探索EBL形容为天体物理学家们“追寻彩虹,却发现了一罐金子”。EBL是彩虹,而其中所蕴藏的知识最终会向我们揭露许多有用的信息。”
研究人员们的技术足以支持他们观测到恒星在宇宙中的形成史,根据华盛顿邮报上的相关文章报道,研究人员们发现大约在大爆炸的30亿年后,恒星的诞生达到了顶峰,但自那以后恒星的形成速度就显著下降了。
计算中并没有包括宇宙诞生后的前10亿年里的星光。阿耶洛解释道:“这是一个我们目前还无法探索的时期。”这就是他和其他科学家们期待着詹姆斯·韦伯空间望远镜在年投入运用的原因之一,NASA说这台空间望远镜敏感度足够高,能帮助我们探索宇宙中的第一批恒星。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3.兴言-howstuffworks-PATRICKJ.KIGER
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