Ẩn trong bóng tối giữa các vì sao là tất cả ánh sáng mà vũ trụ đã tạo ra kể từ Vụ nổ lớn.
Bây giờ, các nhà khoa học nghĩ rằng họ biết khoảng bao nhiêu ánh sáng. Kể từ khi được sinh ra vài triệu năm sau Vụ nổ lớn, các ngôi sao đã tạo ra khoảng 4 x 10 ^ 84 photon, hoặc các hạt ánh sáng, theo các phép đo mới được báo cáo hôm nay (29/11) trên tạp chí Science.
Hầu hết ánh sáng trong vũ trụ đến từ các ngôi sao, Marco Ajello, đồng tác giả nghiên cứu và nhà vật lý thiên văn tại Đại học Clemson cho biết.
Đây là những gì xảy ra: Những ngôi sao như mặt trời của chúng ta được cung cấp năng lượng bởi các phản ứng hạt nhân trong lõi, nơi các proton hydro được hợp nhất với nhau để tạo ra helium. Quá trình này cũng giải phóng năng lượng dưới dạng các photon tia gamma. Những photon này có năng lượng gấp hàng trăm triệu lần so với các photon thông thường mà chúng ta thấy là ánh sáng khả kiến.
Vì lõi của mặt trời rất dày đặc, những photon đó không thể thoát ra và thay vào đó cứ va vào các nguyên tử và electron, cuối cùng mất năng lượng. Hàng trăm ngàn năm sau, họ rời khỏi mặt trời, với năng lượng ít hơn khoảng một triệu lần so với ánh sáng khả kiến, Ajello nói.
Ánh sáng mà chúng ta có thể nhìn thấy đến từ các photon được tạo ra bởi các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta, bao gồm cả mặt trời. Đo tất cả ánh sáng khác trong các phần khác của vũ trụ - ẩn trong bầu trời tối giữa những ngôi sao chúng ta có thể thấy - là "khó khăn, bởi vì nó rất, rất mờ", Ajello nói với Live Science. Trên thực tế, cố gắng để xem tất cả các ánh sáng trong vũ trụ sẽ giống như nhìn vào một bóng đèn 60 watt từ 2,5 dặm (4 km), ông nói thêm.
Vì vậy, Ajello và nhóm của ông đã sử dụng một phương pháp gián tiếp để đo ánh sáng này, dựa vào dữ liệu từ Kính viễn vọng không gian tia gamma Fermi của NASA, đã quay quanh Trái đất từ năm 2008. Các nhà nghiên cứu đã nhìn vào tia gamma phát ra từ 739 blazar (cực kỳ sáng) các thiên hà có lỗ đen bắn tia gamma theo hướng của chúng ta) và một vụ nổ tia gamma (vụ nổ năng lượng cực cao) để ước tính có bao nhiêu ánh sáng sao tồn tại trong các kỷ nguyên khác nhau của vũ trụ - càng xa nguồn tia gamma , thời gian dài hơn trước.
Khi chúng đi qua vũ trụ, các photon trong các tia gamma này tương tác với "ánh sáng nền ngoài vũ trụ", một màn sương của các photon cực tím, quang học và hồng ngoại do các ngôi sao tạo ra. Quá trình này biến đổi các photon thành electron và các đối tác phản vật chất của chúng, positron. Bằng cách phát hiện những thay đổi nhỏ này, Ajello và nhóm của ông đã có thể ước tính được bao nhiêu ánh sao hay "sương mù" ở nhiều thời điểm khác nhau.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng các ngôi sao hình thành với tốc độ cao nhất vào khoảng 10 tỷ năm trước và sau đó, sự hình thành sao đã giảm đi rất nhiều. Tổng số lượng ánh sáng sao từng được sản xuất, "không quan trọng lắm", Ajello nói.
Trên thực tế, con số 4 x 10 ^ 84 mà các nhà nghiên cứu tính toán cho tổng số lượng photon được tạo ra có thể thấp hơn khoảng 10 lần. Đó là bởi vì nó không bao gồm các photon trong phổ hồng ngoại, có năng lượng thấp hơn ánh sáng khả kiến, Ajello nói.
Kết quả thú vị hơn là các nhà nghiên cứu có thể tính toán có bao nhiêu và loại photon tồn tại trong các thời đại khác nhau của vũ trụ, bắt đầu từ lúc bắt đầu (gần như). Ajello và nhóm của ông đã xây dựng một lịch sử ánh sao trải dài hơn 90% thời gian vũ trụ. Để xây dựng 10 phần trăm khác, phần rất bắt đầu của ánh sao, "chúng ta sẽ cần phải đợi khoảng 10 năm nữa để quan sát", Ajello nói.
Ảnh chụp ánh sáng sao được tạo ra trong thời kỳ sơ khai của vũ trụ có thể đến từ Kính viễn vọng Không gian James Webb khổng lồ, được ước tính sẽ có một vụ phóng năm 2021, Ajello nói.
Đây là "một cột mốc khác của nhóm Fermi", Elisa Prandini, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ khoa vật lý và thiên văn học tại Đại học Padova ở Ý, đã viết trong một bài viết phối cảnh trong cùng một vấn đề của Khoa học. Prandini, người không tham gia vào nghiên cứu hiện tại, cũng kết thúc quan điểm của mình bằng việc đề cập đến Kính viễn vọng Không gian James Webb và các phép đo "trực tiếp" hơn mà nó có thể mang lại.
