Wetenschappers hebben een manier gevonden om al het sterlicht te meten dat gedurende het grootste deel van de geschiedenis van het universum is uitgestraald. George Rose/Getty Images

Hier is een verbluffend cijfer voor jou: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.

Voor het geval je je afvraagt ​​wat al die cijfers betekenen, dat is het aantal fotonen — compacter uitgedrukt als 4 x 10 ⁸⁴ — uitgezonden door alle sterren in het waarneembare heelal, teruggaand naar de tijd dat het 13,7 miljard jaar oude universum nog maar een miljard jaar bestond, volgens een team van onderzoekers onder leiding van Marco Ajello, een astrofysicus aan het College of Science aan de Clemson University.

Dat is gebaseerd op een analyse van gegevens van NASA's 10-jarige Fermi Gamma-ray Space Telescope, waarmee de onderzoekers een geschiedenis van stervorming gedurende het grootste deel van de levensduur van het universum konden samenstellen.

De wetenschappers hebben hun bevindingen gedetailleerd beschreven in een paper gepubliceerd op 30 november, 2018, in het tijdschrift Wetenschap, met Ajello als hoofdauteur.

Hier is een NASA-video over het onderzoek:

Het meten van sterlicht voor het grootste deel van de geschiedenis van het universum vergde veel vindingrijkheid. Zoals Ajello uitlegt in voorbereide opmerkingen via e-mail, de totale hoeveelheid licht die door sterren wordt uitgestraald, bestaat uit twee soorten. "Een daarvan is stellair licht dat absorptie door stof overleeft, ' schrijft hij. 'Dit hebben we gemeten. De rest is stellair licht dat wordt geabsorbeerd door stof en opnieuw wordt uitgezonden in het infrarood. Daar zijn we niet gevoelig voor. Het blijkt dat de helft van de energie die sterren in de geschiedenis van het universum hebben uitgestraald, opnieuw wordt verwerkt door sterren op langere (infrarode) golflengten."

De lucht is gevuld met fotonen die lang geleden zijn uitgezonden door verre sterren - dit wordt het extragalactische achtergrondlicht genoemd, of EBL. Hoe dan ook, behalve de maan en de sterren uit onze eigen melkweg, de lucht lijkt donker voor onze ogen. Volgens Ajello, dat komt omdat het meeste sterlicht dat de aarde bereikt vanuit de rest van het uitgestrekte universum extreem zwak is - het equivalent van een 60-watt gloeilamp die wordt bekeken in competitieve duisternis van ongeveer 2,5 miljoen mijl afstand.

Zoals dit Science News-artikel uitlegt, om dat probleem te omzeilen, Ajello en zijn team hebben 10 jaar aan gegevens van de Fermi-telescoop doorgenomen, en keek naar de interactie van de EBL met gammastralen die worden uitgezonden door verre blazars - zwarte gaten die krachtige stralingsstromen het universum in kunnen sturen. De onderzoekers berekenden in hoeverre de gammastralen van die blazars waren geabsorbeerd of veranderd door botsingen met de fotonen van de EBL.

"Blazars zenden licht uit over het elektromagnetische spectrum, maar het grootste deel van hun energie afgeven in de gammastraalband, " Ajello legt uit. "De Large Area Telescope (LAT) aan boord van Fermi kan gammastraling van blazars meten van 100 MeV (1 miljoen keer de energie van zichtbaar licht) tot 1 TeV (1 biljoen keer de energie van zichtbaar licht) ). Het paarproductieproces (waarbij twee fotonen een elektron-positronpaar produceren) dat de door blazars uitgezonden gammastralen absorbeert, begint pas bij energieën van ~10 GeV (miljard keer de energie van zichtbaar licht). Dus onder deze energie observeerden we de ware, niet-geabsorbeerd, blazar-uitgang, maar boven deze 'drempel' worden steeds meer fotonen van de blazars geabsorbeerd tot het punt (als je de energie voldoende verhoogt) dat je de blazar niet meer ziet."

"We zoeken naar deze overgang van nul procent absorptie naar 100 procent absorptie als een functie van energie, Ajello vervolgt. "De energie waarbij de overgang begint en hoe snel het van nul procent naar 100 procent gaat, meet de energie van de EBL-fotonen en hoeveel daarvan er zijn. Hoe meer er zijn, hoe sneller de overgang van 100 procent (absorptie) is."

Ajello beschrijft het volgen van de EBL als het equivalent van de astrofysici van "de regenboog volgen en een pot met goud ontdekken. De EBL is de regenboog en zijn kennis kan eindelijk veel nuttige informatie onthullen."

Ajello legt uit dat de totale hoeveelheid licht die door sterren wordt uitgestraald, uit twee soorten bestaat. "Een daarvan is stellair licht dat absorptie door stof overleeft (dit is wat we hebben gemeten). De rest is stellair licht dat wordt geabsorbeerd door stof en opnieuw wordt uitgezonden in het infrarood (daar zijn we niet gevoelig voor). Het blijkt dat de helft van de uitgestraalde energie door sterren in de geschiedenis van het universum wordt opnieuw verwerkt door sterren op langere (infrarood) golflengten."

De techniek van de onderzoekers stelde hen in staat om de geschiedenis van stervorming in het universum te zien, waarvan ze ontdekten dat het ongeveer 3 miljard jaar na de oerknal zijn hoogtepunt bereikte en sindsdien dramatisch is vertraagd, volgens een artikel in de Washington Post over het werk.

De telling omvat niet de hoeveelheid sterlicht die is uitgestraald in de eerste miljard jaar van het bestaan ​​van het universum. "Dit is een tijdperk dat we nog niet echt kunnen onderzoeken, " Ajello legt uit. Dat is een reden waarom hij en andere wetenschappers uitkijken naar de lancering in 2021 van de James Webb Space Telescope, die volgens NASA voldoende gevoelig zal zijn om de eerste sterren te detecteren.

Dat is nu interessant

Terwijl de creatie van nieuwe sterren is vertraagd, het is nooit helemaal gestopt, volgens dit Clemson-persbericht. De melkweg, bijvoorbeeld, creëert elk jaar ongeveer zeven nieuwe sterren.

Oorspronkelijk gepubliceerd:4 december 2018

Veelgestelde vragen over Starlight

Wat veroorzaakt sterrenlicht?

Volgens NASA, sterren fonkelen door de beweging van lucht in de atmosfeer waardoor het sterrenlicht licht buigt.

Wat kunnen we leren van sterrenlicht?

Volgens NASA, astronomen kunnen allerlei informatie uit sterrenlicht halen. De lichte sterren die worden geproduceerd, worden gecodeerd door atomen en moleculen en bevatten allerlei wetenschappelijke informatie, zoals de chemische samenstelling van de ster, temperatuur, druk en snelheid.

Schijnen sterren in de ruimte?

Sterren zenden fotonen uit, veel fotonen. 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 fotonen - compacter uitgedrukt als 4 x 1084 - zijn uitgezonden door alle sterren in het waarneembare heelal dat teruggaat tot de tijd dat het 13,7 miljard jaar oude heelal nog maar een miljard jaar bestond.

Hoeveel sterren zijn er?

Astronomen van de European Space Agency schatten dat er alleen al in de Melkweg ongeveer 100 miljard miljoen sterren zijn. Verder dan dat, Hoewel, er zijn miljoenen en miljoenen meer sterrenstelsels, dus schatten hoeveel sterren er zijn is bijna onmogelijk.

Hoe wordt sterrenlicht gemeten?

Onderzoekers van Clemson University gebruikten de Fermi Gamma-ray Space Telescope om negen jaar aan gegevens te analyseren met betrekking tot gammastralingssignalen van 739 blazars. Blazars zijn sterrenstelsels met superzware zwarte gaten die krachtige stralingsstromen het heelal in sturen. De onderzoekers berekenden in hoeverre de gammastralen van die blazars waren geabsorbeerd of veranderd door botsingen met de fotonen van het extragalactische achtergrondlicht.