Кажется ли вам ночное небо абсолютно черным? На самом деле, даже в самых удаленных уголках космоса существует слабое свечение. Ученые давно задавались вопросом: насколько темно в космосе на самом деле и что это может рассказать нам об общем количестве галактик во Вселенной? Традиционный метод подсчета — это анализ глубоких полей космического телескопа Hubble с последующей экстраполяцией на всю площадь неба. Однако множество галактик настолько тусклы и далеки, что остаются невидимыми для наших инструментов. Их коллективный свет, тем не менее, формирует едва уловимое фоновое свечение, которое и стало ключом к разгадке.
Измерение космического оптического фона
Для точного измерения этого свечения необходимо покинуть внутреннюю область Солнечной системы, где измерения искажаются зодиакальным светом — солнечным светом, рассеянным на частицах космической пыли. Команда исследователей обратилась к данным миссии NASA New Horizons, которая находится далеко за орбитой Плутона. Анализ этих наблюдений позволил определить яркость так называемого космического оптического фона. Полученные результаты стали сенсацией: они установили новый верхний предел количества галактик во Вселенной. Согласно новым данным, их насчитывается «всего» сотни миллиардов, а не два триллиона, как утверждалось в некоторых более ранних теоретических моделях.
Иллюзия абсолютной темноты
Пространство над атмосферой Земли кажется чернильно-черным, но это не абсолютная пустота и темнота. Вселенная наполнена слабым сиянием, совокупным светом бесчисленных далеких звезд и галактик, которые мы не можем разглядеть по отдельности.
- Ключевой вывод новых измерений заключается в том, что количество невидимых, тусклых галактик, вероятно, значительно переоценивалось. Вместо триллионов неоткрытых миров данные указывают на то, что их число, хотя и колоссально, измеряется сотнями миллиардов.
Эволюция оценок: от Hubble к New Horizons
Предыдущая рекордная оценка в два триллиона галактик была получена на основе наблюдений телескопа Hubble и сложных математических моделей, которые предсказывали существование огромного количества карликовых галактик за пределами его чувствительности. Считалось, что Hubble видит лишь 10% от общего числа галактик. Новые данные от New Horizons рисуют иную картину. «Возьмите все галактики, которые видит телескоп Hubble, удвойте это число, и это то, что мы видим, но не более того», — прокомментировал ведущий автор исследования. Эти революционные результаты были представлены на заседании Американского астрономического общества в январе 2020 года.
Космический оптический фон, который измерила команда, — это видимый световой аналог реликтового микроволнового излучения. Если последнее рассказывает о младенчестве Вселенной, то оптический фон несет информацию о всех звездах, которые когда-либо родились после Большого взрыва.
Зодиакальный свет — слабое рассеянное свечение неба, имеющее треугольную форму, которое простирается вверх от горизонта и вытянуто вдоль плоскости эклиптики*. Экли́птика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое с Земли годичное движение Солнца относительно звёзд. Соответственно, плоскость эклиптики — это плоскость обращения Земли вокруг Солнца.«В то время как космический микроволновый фон говорит нам о первых 450 000 лет после Большого взрыва, космический оптический фон рассказывает кое-что о сумме всех звезд, которые когда-либо образовались с тех пор, — пояснил автор. — Это накладывает ограничение на общее количество галактик, которые были созданы, и на то, где они могут быть во времени».
Несмотря на свою мощь, телескоп Hubble не подходил для этой задачи из-за светового загрязнения внутри Солнечной системы.
Обратите внимание: Самое опасное явление в космосе.
Главным помехой является зодиакальный свет, создаваемый отражением солнечного света от частиц космической пыли.Уникальная позиция New Horizons
Чтобы избежать этого свечения, потребовалась обсерватория за пределами внутренней Солнечной системы. Идеальным кандидатом стал космический аппарат New Horizons, который после изучения Плутона и объекта Аррокот продолжил путь вглубь пояса Койпера. Находясь на расстоянии свыше 6.5 миллиардов километров от Солнца, аппарат наблюдает небо, которое в 10 раз темнее самого темного неба, доступного Hubble. Это делает его идеальным инструментом для подобных сверхточных измерений.
Измерения фонового свечения — задача невероятной сложности. «Многие люди пытались это сделать в течение долгого времени. New Horizons предоставил нам точку обзора для измерения космического оптического фона лучше, чем кто-либо мог это сделать», — отметили ученые. Команда тщательно проанализировала архивные снимки New Horizons, кропотливо вычитая все известные источники света: предсказанный свет от невидимых галактик и, что было сложнее всего, рассеянный свет звезд Млечного Пути от межзвездной пыли.
Загадка остаточного свечения
После всех корректировок осталось очень слабое, но измеримое свечение. Что же является его источником? У ученых есть несколько гипотез. Возможно, это свет от множества карликовых галактик в нашей космической окрестности, которые пока не обнаружены. Или звездные гало вокруг известных галактик ярче, чем мы думали. Еще один вариант — популяция «звезд-изгоев», выброшенных из своих галактик и свободно дрейфующих в межгалактическом пространстве. Также возможно, что распределение галактик по размерам не такое плавное, как считалось, и существует резкий всплеск количества сверхтусклых систем, подобно тому как на пляже больше песчинок, чем гальки.
Разгадать эту тайну поможет новый космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб». Если источником свечения являются тусклые отдельные галактики, то его сверхчувствительные инструменты должны будут их обнаружить в ходе сверхглубоких обзоров неба.
Больше интересных статей здесь: Звезды.
Источник статьи: Космический аппарат New Horizons отвечает на вопрос: насколько же темно в космосе?.