Το τηλεσκόπιο Fermi «βλέπει» το φως σβησμένων άστρων

Posted on 02/11/2012

1


Oι πράσινες κουκκίδες δείχνουν τις θέσεις των 150 Blazars που χρησιμοποιεί το τηλεσκόπιο Fermi για την μελέτη του Εξωγαλαξιακού Φωτός Υποβάθρου – Εxtragalactic Βackground Light (EBL)

Όλο το φως που παράχθηκε και παράγεται από κάθε άστρο που υπήρξε ή εξακολουθεί να υπάρχει, βρίσκεται «εκεί έξω», αλλά είναι πολύ δύσκολο να το «δούμε» και να το μετρήσουμε.
To ορατό και το υπεριώδες φως που εξέπεμψαν τα άστρα κατά το παρελθόν συνεχίζει να ταξιδεύει στο Σύμπαν, ακόμη κι αν κάποιο απ’ αυτά τα άστρα έπαψε να υπάρχει. Αυτό το φως σχηματίζει ένα πεδίο «απολιθωμένης» ακτινοβολίας και για να μελετηθεί απαιτούνται ακτίνες γάμμα υψηλών ενεργειών που εκπέμπονται από μακρινές πηγές.
Με αυτή την μελέτη ασχολήθηκε  η ομάδα του Marco Ajello, από το Ινστιτούτο Kavli σωματιδιακής αστροφυσικής και κοσμολογίας, στο πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και το Space Sciences Laboratory στο Μπέρκλεϊ, και απέδειξε ότι η αστρική πυκνότητα του Σύμπαντος είναι ίση με 1,4 άστρα ανά 100 δισεκατομμύρια κυβικά έτη φωτός, που μεταφράζεται σε μια μέση απόσταση μεταξύ των άστρων περίπου 4150 έτη φωτός.
Το συνολικό φως που προέρχεται από τα άστρα του Σύμπαντος ονομάζεται Εξωγαλαξιακό Φως Υποβάθρου – Εxtragalactic Βackground Light (EBL). Για να το ερευνήσουν,  ο Ajello με τους συνεργάτες του ανίχνευσαν τις ακτίνες γάμμα που προέρχονται από 150 Blazars.. Το Βlazar, (blazing quasi-stellar object = φλεγόμενο ημι-αστρικό αντικείμενο),  είναι από τα πιο βίαια φαινόμενο του Σύμπαντος και σχετίζεται με μία πιθανή υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός ενεργού γιγάντιου ελλειπτικού γαλαξία. Εκπέμπει φωτόνια με ενέργειες μεγαλύτερες από 10 GeV – ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από την ενέργεια των φωτονίων του ορατού φωτός.
Το τηλεσκόποιο Fermi Large Area Telescope (LAT) ήταν το πρώτο που εντόπισε περισσότερες από 500 πηγές που εκπέμπουν φωτόνια σ’ αυτό το ενεργειακό εύρος.
Για τις ακτίνες γάμμα το EBL λειτουργεί ως ένα είδος κοσμικής ομίχλης. Το Fermi μέτρησε το ποσοστό απορρόφησης των ακτίνων γάμμα στα φάσματα των Blazars που προκαλείται από το υπεριώδες και το ορατό φως σε τρεις διαφορετικές εποχές στην ιστορία του Σύμπαντος.
Οι ακτίνες γάμμα που παράγονται από έναν πίδακα blazar ταξιδεύουν δισεκατομμύρια έτη φωτός μέχρι να φτάσουν στη Γη. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους, οι ακτίνες γάμμα διέρχονται μέσα από μια αυξανόμενη ομίχλη ορατού και υπεριώδους φωτός που εκπέμφθηκε από όλα τα άστρα που σχηματίστηκαν κατά την διάρκεια της ιστορίας του σύμπαντος.

Το τηλεσκόπιο Fermi μέτρησε το ποσοστό απορρόφησης των ακτίνων γ που παράγουν τα Blazar εξαιτίας του υπεριώδους και ορατού αστρικού φωτός,  σε τρεις διαφορετικές εποχές στην ιστορία του σύμπαντος.

Περιστασιακά, μια ακτίνα γάμμα συγκρούεται με το αστρικό φως και μετατρέπεται σε ηλεκτρόνιο – ποζιτρόνιο (ζεύγος ύλης – αντιύλης). Όταν συμβαίνει αυτό, το φωτόνιο των ακτίνων γάμμα χάνεται. Στην πραγματικότητα, η διαδικασία αυτή εξασθενεί το σήμα ακτίνων γάμμα, όπως η ομίχλη ένα μακρινό φως.
Στο βίντεο που ακολουθεί παρακολουθούμε την πορεία των ακτίνων γάμμα στον χώρο και τον χρόνο, από την εκπομπή τους από τον πίδακα ενός Blazar μέχρι την άφιξή του στο τηλεσκόπιο Fermi.


http://youtu.be/L51cqVTv37I

Από τις μετρήσεις του τηλεσκοπίου Fermi οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν το πάχος της «αστρικής ομίχλης» και να πάρουν ένα ανώτερο και ένα κατώτερο όριο για την ποσότητα του φωτός στο Σύμπαν και την ποσότητα των άστρων που έχουν σχηματιστεί.

Οι μετρήσεις του τηλεσκοπίου Fermi συγκριτικά με άλλα γνωστά χαρακτηριστικά της κοσμικής ιστορίας. Ο σχηματισμός των άστρων κορυφώθηκε όταν το σύμπαν ήταν περίπου 3 δισεκατομμυρίων ετών.

www.nasa.gov