宇宙の始まり以来、どれだけのスターライトが生み出されたか

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星の間の暗闇の中に隠されているのは、ビッグバン以来宇宙が作り出したすべての光です。

現在、科学者たちは、それがどのくらいの光であるかをおおよそ知っていると考えています。サイエンス誌で本日(11月29日)報告された新しい測定によると、ビッグバンから数百万年後の誕生以来、星はおよそ4 x 10 ^ 84の光子または光の粒子を生成しています。

宇宙のほとんどの光は星から来ていると、クレムソン大学の共同執筆者で天体物理学者のマルコ・アジェロは言った。

ここに何が起こるかです:私たちの太陽のような星は、水素陽子が融合してヘリウムを生成する核内での核反応によって駆動されます。このプロセスは、ガンマ線光子の形でエネルギーも放出します。これらの光子は、私たちが可視光として見る通常の光子よりも1億倍多いエネルギーを持っています。

太陽の中心は非常に密集しているため、それらの光子は逃げることができず、代わりに原子や電子にぶつかり続け、最終的にはエネルギーを失います。数十万年後、彼らは太陽を去り、可視光よりも約100万分の1のエネルギーで済む、とAjelloは述べた。

私たちが見ることができる光は、太陽を含む私たち自身の銀河の星によって作成された光子から来ています。宇宙の他の部分にある他のすべての光を測定することは、私たちが見ることができる星の間の暗い空に隠れています-「それは非常に暗いため、難しい」とAjelloはLive Scienceに語った。実際、宇宙のすべての光を見ようとすることは、2.5マイル(4 km)離れたところから60ワットの電球を見るようなものだと彼は付け加えた。

そこで、Ajelloと彼のチームは、2008年から地球を周回しているNASAのフェルミガンマ線宇宙望遠鏡からのデータに基づいて、間接的な方法でこの光を測定しました。私たちの方向にガンマ線を放出するブラックホールと1つのガンマ線バースト(非常に高エネルギーの爆発)を備えた銀河。宇宙のさまざまな時代にどれだけのスターライトが存在しているかを推定します-ガンマ線の発生源、より長い時間前。

それらが宇宙を通過するとき、これらのガンマ線の光子は、「銀河系外の背景光」と相互作用します。これは、星によって生成される紫外、光学、および赤外の光子の霧です。このプロセスは、光子を電子とその反物質パートナーである陽電子に変換します。これらの小さな変化を検出することにより、アジェロと彼のチームは、さまざまな時点でどれだけの星明かりまたは「霧」があったかを推定することができました。

科学者たちは、星が約100億年前に最も高い速度で形成され、その後、星の形成が大幅に減少したことを発見しました。これまでに生成された星明かりの総量は、「それほど重要ではない」とアジェロ氏は語った。

実際、生成された光子の総数に対して研究者が計算した4 x 10 ^ 84の数は、約10倍低すぎる可能性があります。これは、可視光よりもエネルギーが低い赤外スペクトルの光子が含まれていないためだとアジェロ氏は語った。

よりエキサイティングな結果は、研究者が宇宙のさまざまな時代に存在した光子の数と種類を(ほぼ)最初から計算できることです。アジェロと彼のチームは、宇宙時間の90%以上にわたる星明かりの歴史を築きました。スターライトの始まりである残りの10%を構築するには、「さらに10年の観測を待つ必要がある」とAjello氏は語った。

宇宙の幼少期に作成された星明かりのスナップショットは、2021年に打ち上げられたと推定されている大規模なジェームズウェッブ宇宙望遠鏡からのものである可能性がある、とAjelloは言いました。

これは「フェルミチームの別のマイルストーン」です。イタリアのパドバ大学の物理学と天文学科のポスドク研究員であるエリサプランディーニは、同じ科学問題の展望記事で書いています。現在の研究に関与していなかったプランディーニも、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡とそれが生み出す可能性のあるより「直接的な」測定値について言及して、彼女の見方を終えました。

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