Het universum, zeggen de meeste kosmologen, begon met een knal. Hoeveel licht heeft het universum geproduceerd sinds het werd geboren, 13,8 miljard jaar geleden?
Het lijkt op het eerste gezicht een moeilijk antwoord. In de ruimte kunnen we ze echter opsporen. Elk lichtdeeltje dat ooit door sterrenstelsels en sterren is uitgestraald, reist nog steeds, en daarom kunnen we met onze telescopen zo ver terug in de tijd turen.
Een nieuw papier in de Astrophysical Journal verkent de aard van dit extragalactische achtergrondlicht, of EBL. Het meten van de EBL, stelt het team, "is net zo fundamenteel voor de kosmologie als het meten van de warmtestraling die overblijft van de oerknal (de kosmische microgolfachtergrond) bij radiogolflengten."
Blijkt dat verschillende NASA-ruimtevaartuigen ons hebben geholpen het antwoord te begrijpen. Ze keken naar het universum in elke golflengte van licht, variërend van lange radiogolven tot korte, met energie gevulde gammastralen. Hoewel hun werk niet teruggaat tot de oorsprong van het universum, geeft het wel goede metingen van de afgelopen vijf miljard jaar of zo. (Over de leeftijd van het zonnestelsel, toevallig.)
Het is moeilijk om dit zwakke achtergrondlicht vandaag te zien tegen de krachtige gloed van sterren en sterrenstelsels, ongeveer net zo moeilijk als om de Melkweg vanuit het centrum van Manhattan te zien, zeiden de astronomen.
De oplossing bestaat uit gammastraling en blazars, enorme zwarte gaten in het hart van een sterrenstelsel die materiaalstralen produceren die naar de aarde wijzen. Net als een zaklamp.
Deze blazars zenden gammastraling uit, maar bereiken niet allemaal de aarde. Sommigen, astronomen, zeiden, "raken onderweg een ongelukkig EBL-foton."
Wanneer dit gebeurt, zappen de gammastraal en het foton elk uit en produceren ze een negatief geladen elektron en een positief geladen positron.
Interessanter is dat blazars gammastraling produceren met enigszins verschillende energieën, die op hun beurt worden gestopt door EBL-fotonen met verschillende energieën zelf.
Dus door uit te zoeken hoeveel gammastralen met verschillende energieën door de fotonen worden gestopt, kunnen we zien hoeveel EBL-fotonen er tussen ons en de verre blazars zijn.
Wetenschappers hebben nu net aangekondigd dat ze kunnen zien hoe de EBL in de loop van de tijd is veranderd. Verder in het universum turen, zoals we eerder zeiden, dient als een soort tijdmachine. Dus hoe verder we de gammastralen zien wegzappen, hoe beter we de veranderingen van de EBL in eerdere tijdperken in kaart kunnen brengen.
Om technisch te worden, is dit hoe de astronomen het deden:
- Vergelijking van de gammastraling van de Fermi Gamma-ray-ruimtetelescoop met de intensiteit van röntgenstralen gemeten door verschillende röntgenobservatoria, waaronder de Chandra X-Ray Observatory, de Swift Gamma-Ray Burst Mission, de Rossi X- ray Timing Explorer en XMM / Newton. Hierdoor konden astronomen uitzoeken wat de helderheid van de blazars was bij verschillende energieën.
- Vergelijking van die metingen met die van speciale telscopen op de grond die kunnen kijken naar de werkelijke "gammastraalflux" die de aarde van die blazars ontvangt. (Gammastraling wordt vernietigd in onze atmosfeer en produceert een regen van subatomaire deeltjes, een soort van "sonische knal", Cherenkov-straling genaamd.)
De metingen die we in dit artikel hebben, zijn ongeveer zover terug als we nu kunnen zien, voegde de astronomen eraan toe.
"Vijf miljard jaar geleden is de maximale afstand die we kunnen aftasten met onze huidige technologie", aldus Alberto Dominguez, hoofdauteur van de krant.
'Zeker, er zijn blazars verder weg, maar we kunnen ze niet detecteren omdat de hoogenergetische gammastralen die ze uitzenden te sterk worden verzwakt door EBL wanneer ze bij ons komen - zo verzwakt dat onze instrumenten niet gevoelig genoeg zijn om ze te detecteren . '
Bron: High-Performance AstroComputing Center van de University of California
