Foto's gemaakt door NASA's New Horizons-missie op weg naar Pluto, en nu de Kuipergordel, hebben wetenschappers een onverwacht hulpmiddel gegeven om de helderheid van alle sterrenstelsels in het universum te meten, zei een onderzoeker van het Rochester Institute of Technology in een paper dat deze week is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

In de studie, "Meting van de kosmische optische achtergrond met behulp van de Long Range Reconnaissance Imager op New Horizons, " hoofdauteur Michael Zemcov gebruikte archiefgegevens van het instrument aan boord van New Horizons - de Long Range Reconnaissance Imager, of LORRI - om zichtbaar licht van andere sterrenstelsels te meten. Het licht dat voorbij de Melkweg schijnt, staat bekend als de kosmische optische achtergrond. De bevindingen van Zemcov geven een bovengrens aan de hoeveelheid licht in de kosmische optische achtergrond.

"Bepalen hoeveel licht er komt van alle sterrenstelsels buiten ons eigen Melkwegstelsel is een hardnekkige uitdaging geweest in de observationele astrofysica, " zei Zemcov, assistent-professor in RIT's School of Physics and Astronomy en lid van RIT's Center for Detectors and Future Photon Initiative.

Licht van de kosmische optische achtergrond kan het aantal en de locatie van sterren onthullen, hoe sterrenstelsels werken en inzicht geven in de eigenaardige aard van exotische fysieke processen, zoals licht dat kan worden geproduceerd wanneer donkere materie vervalt. Donkere materie is de onzichtbare substantie waarvan wordt aangenomen dat deze 85 procent van de materie in het universum omvat.

"Dit resultaat toont een deel van de belofte van het doen van astronomie vanuit het buitenste zonnestelsel, Zemcov zei. "Wat we zien is dat de optische achtergrond volledig consistent is met het licht van sterrenstelsels en we zien niet in dat er veel extra helderheid nodig is; terwijl eerdere metingen van dichtbij de aarde veel extra helderheid nodig hebben. De studie is het bewijs dat dit soort metingen mogelijk is vanaf het buitenste zonnestelsel, en dat LORRI daartoe in staat is."

Ruimtevaartuigen in het buitenste zonnestelsel geven wetenschappers virtuele stoelen op de eerste rij voor het observeren van de kosmische optische achtergrond. Het zwakke licht van verre sterrenstelsels is vanuit het binnenste zonnestelsel moeilijk te zien omdat het vervuild is door de helderheid van het zonlicht dat wordt weerkaatst door interplanetair stof in het binnenste zonnestelsel.

Kosmisch stof bestaat uit roetdeeltjes en kleine brokstukken die bewogen, overuren, van het buitenste zonnestelsel naar de zon. Wetenschappers die experimenten lanceren met klinkende raketten en satellieten, moeten rekening houden met het stof dat de atmosfeer van de aarde vele malen helderder maakt dan de kosmische optische achtergrond.

NASA's New Horizons-missie is gefinancierd tot 2021, en Zemcov hoopt op de kans om Long Range Reconnaissance Imager te gebruiken om de helderheid van de kosmische optische achtergrond opnieuw te meten.

"NASA stuurt eens in de tien jaar missies naar het buitenste zonnestelsel, Zemcov zei. "Wat ze sturen gaat meestal naar planeten en de instrumenten aan boord zijn ontworpen om ernaar te kijken, geen astrofysica doen. Metingen kunnen worden ontworpen om deze techniek te optimaliseren terwijl LORRI nog steeds functioneert."

De methode van Zemcov grijpt terug op NASA's eerste langeafstandsmissies Pioneer 10 en 11 in 1972 en 1974. Lichtdetectoren op de instrumenten maten de helderheid van objecten buiten de Melkweg en maakten de eerste directe benchmark van de kosmische optische achtergrond.

"Met een zorgvuldig ontworpen enquête, we zouden in staat moeten zijn om een ​​definitieve meting te produceren van het diffuse licht in het lokale universum en een strakke beperking van het licht van sterrenstelsels in de optische golfbanden, ' zei Zemcov.

Gearchiveerde gegevens van New Horizon's Long Range Reconnaissance Imager tonen "de kracht van LORRI voor nauwkeurige lage voorgrondmetingen van de kosmische optische achtergrond, ' schreef Zemcov in de krant.

Chi Nguyen, een doctoraat student in RIT's astrofysische wetenschappen en technologie programma, gedolven datasets vanaf de lancering van New Horizons in 2006, Jupiter fly-by en cruise fase. Ze isoleerde vier verschillende plekken aan de hemel tussen Jupiter en Uranus, gevangen genomen in 2007, 2008 en 2010, die voldeden aan hun criteria:wegkijken van het zonnestelsel en uitkijken over de melkweg.

Papaver Immel, een bachelor met als hoofdvak wiskunde en informatica, genereerde de data-cuts en bepaalde de fotometrische kalibratie van het instrument. Andere co-auteurs zijn onder meer Asantha Cooray van de University of California Irvine; Carey Lisee van de Johns Hopkins University; en Andrew Poppe van UC Berkeley. Zemcov is aangesloten bij het Jet Propulsion Laboratory.