Seit die ersten Sterne ungefähr 100 Millionen Jahre nach dem Urknall zu flackern begannen, hat unser Universum ungefähr eine Billion Billion Sterne hervorgebracht, die jeweils Sternenlicht in den Kosmos pumpen. Das ist eine umwerfende Menge an Energie, die für Wissenschaftler der Fermi Large Area Telescope Collaboration jedoch eine Herausforderung darstellte. Hannah Devlin vom The Guardian berichtet, dass die Astronomen und Astrophysiker die monumentale Aufgabe übernommen haben, zu berechnen, wie viel Sternenlicht seit Beginn des Universums vor 13, 7 Milliarden Jahren ausgestrahlt wurde.
Also, wie viel Sternenlicht gibt es? Nach Angaben der Zeitschrift Science wurden in unserem Universum 4 × 10 ^ 84 Photonen im Wert von Sternenlicht erzeugt, oder 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, 000 Photonen.
Um diese erstaunlich gewaltige Zahl zu erreichen, analysierte das Team jahrzehntelange Daten aus dem Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop, einem NASA-Projekt, das Daten zur Sternentstehung sammelt. Das Team untersuchte speziell Daten des extragalaktischen Hintergrundlichts (EBL), eines kosmischen Nebels, der das Universum durchdringt und in dem 90 Prozent der von Sternen emittierten ultravioletten, infraroten und sichtbaren Strahlung landen. Das Team untersuchte 739 Blazare, eine Art Galaxie mit einem supermassiven Schwarzen Loch in der Mitte, das Gammastrahlen-Fotos mit nahezu Lichtgeschwindigkeit direkt auf die Erde schießt. Die Objekte sind so hell, dass selbst weit entfernte Blazare von der Erde aus gesehen werden können. Diese Photonen aus den glänzenden Galaxien kollidieren mit der EBL, die einen Teil der Photonen absorbiert und einen Abdruck hinterlässt, den die Forscher untersuchen können.
Bei der Betrachtung von Blazaren im Alter von 2 Millionen bis 11, 6 Milliarden Jahren konnten die Forscher mit den empfindlichen Instrumenten des Fermi-Teleskops ihr Licht analysieren und messen, wie viel Strahlung es verloren hat, als es sich durch die EBL bewegte. Auf diese Weise konnten sie ein genaues Maß für die Dichte oder Dicke der EBL über die Zeit hinweg erstellen und im Wesentlichen eine Geschichte des Sternenlichts im Universum erstellen, da Abstand und Zeit im Weltraum fast dasselbe sind.
"Indem wir Blazare in unterschiedlichen Entfernungen von uns verwendeten, haben wir das gesamte Sternenlicht zu verschiedenen Zeiten gemessen", heißt es in einer Pressemitteilung von Mitautor Vaidehi Paliya von der Clemson University. „Wir haben das gesamte Sternenlicht jeder Epoche gemessen - vor einer Milliarde Jahren, vor zwei Milliarden Jahren, vor sechs Milliarden Jahren usw. - bis zur Entstehung der Sterne. Auf diese Weise konnten wir die EBL rekonstruieren und die Sternentstehungsgeschichte des Universums effektiver bestimmen als bisher. “
Forscher haben in der Vergangenheit versucht, die EBL zu messen, konnten jedoch den lokalisierten Staub und das Sternenlicht in der Nähe der Erde nicht überwinden, sodass es fast unmöglich war, gute Daten über die EBL zu sammeln. Das Fermi-Teleskop ermöglichte es dem Team jedoch, diese Störung durch Betrachten von Gammastrahlen zu minimieren. Die von ihnen gesammelten Daten stimmen mit früheren Schätzungen für die Dichte der EBL überein.
Die Studie zeigt, dass der Höhepunkt der Sternentstehung im Universum vor etwa 11 Milliarden Jahren stattgefunden hat. Im Laufe der Zeit hat es sich drastisch verlangsamt, aber es bilden sich immer noch Sterne. Allein in der Milchstraße leuchten jedes Jahr etwa sieben neue Sterne auf.
Die Studie war nicht nur eine Übung, um den Nullschlüssel zu zerschlagen. Ryan F. Mandelbaum von Gizmodo berichtet, dass die Anzahl der Galaxien, die vor rund 12 Milliarden Jahren während der Epoche der Reionisierung schwebten, als dunkle Materie, Wasserstoff und Helium zum ersten Mal zu Sternen und gewöhnlicher Materie verschmolzen waren, den Wissenschaftlern eine Obergrenze gesetzt hat . Es ist auch möglich, dass die EBL-Messung neue Möglichkeiten zur Suche nach unbekannten Partikeltypen bietet.
Der Astrophysiker und Hauptautor von Clemson, Marco Ajello, sagt in der Pressemitteilung, dass die Studie auch ein guter Schritt ist, um die frühesten Tage des Universums zu verstehen.
"Die ersten Milliarden Jahre der Geschichte unseres Universums sind eine sehr interessante Epoche, die von aktuellen Satelliten noch nicht untersucht wurde", sagt er. „Mit unserer Messung können wir einen Blick hinein werfen. Vielleicht finden wir eines Tages einen Weg zurück zum Urknall. Das ist unser oberstes Ziel. “
