Космический корабль НАСА «Новые горизонты» в представлении художника на фоне космического пространства. На заднем плане виден след нашего Млечного Пути. Изображения предоставлены: НАСА, APL, SwRI, Серж Брунье (ESO), Марк Постман (STScI), Дэн Дурда.
Насколько темно в космосе? Астрономы, возможно, наконец ответили на этот давний вопрос, воспользовавшись возможностями и удаленностью космического корабля НАСА «Новые горизонты» и проведя наиболее точные и прямые измерения общего количества света, излучаемого Вселенной.
Спустя более 18 лет после запуска и через девять лет после исторического исследования Плутона, «Новые горизонты» находятся на расстоянии более 7,3 миллиардов километров от Земли, в регионе Солнечной системы, достаточно далеком от Солнца, чтобы иметь самое темное небо, доступное каждому существующему телескопу. — и предоставить уникальную точку обзора, с которой можно измерить общую яркость далекой Вселенной.
«Если вы поднимете руку в космос, сколько света бросит на нее Вселенная?» — спрашивает Марк Постман, астроном из Научного института космического телескопа в Балтиморе и ведущий автор новой статьи с подробным описанием исследования, опубликованной 28 августа в журнале Astrophysical. Журнал вышел в свет.
«Теперь у нас есть хорошее представление о том, насколько на самом деле темное пространство. Результаты показывают, что большая часть видимого света, который мы получаем от Вселенной, генерируется в галактиках. Важно отметить, что мы также обнаружили, что «нет никаких доказательств значительного количества свет создается источниками, в настоящее время неизвестными астрономам».
Результаты раскрывают загадку, которая озадачивала ученых с 1960-х годов, когда астрономы Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили, что пространство пронизано мощным микроволновым излучением, которое, как считается, осталось от формирования самой Вселенной.
За этот результат они получили Нобелевскую премию. Позже астрономы также обнаружили свидетельства фонового рентгеновского, гамма- и инфракрасного излучения, которое также заполняет небо.
Обнаружив фон «обычного» (или видимого) света – более формально называемого космическим оптическим фоном, или COB – весь свет, излучаемый галактиками на протяжении всей жизни Вселенной, можно было бы сложить до появления космического телескопа Хаббла и телескопа Джеймса Уэбба. Космический телескоп НАСА смог напрямую увидеть слабые галактики на заднем плане.
В эпоху телескопов Хаббла и Джеймса Уэбба астрономы измеряют COB, чтобы обнаружить свет, который может исходить из источников, отличных от этих известных галактик. Однако с Земли или из любой точки внутренней солнечной системы чрезвычайно сложно измерить общий световой поток Вселенной.
«Люди снова и снова пытались измерить его напрямую, но в нашей части Солнечной системы просто слишком много солнечного света и отраженная межпланетная пыль, рассеивающая свет в туманную туманность, которая затмевает слабый свет из далекой Вселенной», — сказал он. Тод Лауэр, соавтор исследования «Новых горизонтов», астроном NOIRLab Национального научного фонда в Тусоне, штат Аризона, и соавтор новой статьи. «Все попытки измерить силу COB из внутренней части Солнечной системы подвержены большой неопределенности».
Отправляйтесь в «Новые горизонты», пройдя миллиарды миль за пределы планет, теперь глубоко в поясе Койпера и направляясь в межзвездное пространство. В конце лета прошлого года New Horizons обследовала Вселенную с помощью своего устройства для разведки дальнего действия (LORRI) с расстояния, в 57 раз дальше от Солнца, чем Земля, собрав два десятка отдельных полей изображений.
Сам LORRI был намеренно защищен от Солнца основным корпусом космического корабля, предотвращая попадание даже самого слабого солнечного света непосредственно в чувствительную камеру, а целевые поля были расположены вдали от яркого диска и ядра Млечного Пути, а также близлежащих ярких звезд.
Наблюдатели «Новых горизонтов» использовали дополнительные данные, собранные миссией «Планк» Европейского космического агентства в дальнем инфракрасном диапазоне. Для этого были использованы данные с полей с разной плотностью пыли, чтобы откалибровать уровень этих излучений в дальнем инфракрасном диапазоне до уровня обычного видимого света.
Это позволило им точно предсказать и скорректировать наличие рассеянного пылью света Млечного Пути на изображениях COB — метод, который был им не доступен во время тестового запуска наблюдений COB с помощью аппарата New Horizons в 2021 году, в ходе которого они измерили количество света, рассеянного пылью, и завышенный избыток света от самой Вселенной.
Но на этот раз, приняв во внимание все известные источники света, такие как фоновые звезды и свет, рассеянный тонкими пылевыми облаками в Млечном Пути, исследователи обнаружили, что оставшееся количество видимого света полностью соответствовало интенсивности того, что производят все галактики за последние 12,6 миллиардов лет генерировали совпадающий свет.
«Самая простая интерпретация состоит в том, что COB полностью вызван галактиками», — сказал Лауэр. «Если мы посмотрим за пределы галактик, мы обнаружим там тьму и ничего больше».
«Эта недавно опубликованная работа является важным вкладом в фундаментальную космологию и действительно тем, чего можно достичь только с помощью такого далекого космического корабля, как New Horizons», — сказал главный исследователь New Horizons Алан Стерн из Юго-западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо.
«И это показывает, что наша текущая расширенная миссия вносит важный научный вклад, который выходит далеко за рамки первоначальной цели этой планетарной миссии, целью которой было проведение первых исследований космическими аппаратами Плутона и объектов пояса Койпера».
Запущенный в январе 2006 года, аппарат New Horizons провел историческое исследование Плутона и его спутников в июле 2015 года, а в январе 2019 года предоставил человечеству первый крупный план Аррокота, планетарного строительного блока и объекта пояса Койпера.
New Horizons в настоящее время выполняет свою вторую расширенную миссию. Он делает снимки удаленных объектов пояса Койпера, характеризует внешнюю гелиосферу Солнца и проводит важные астрофизические наблюдения со своей непревзойденной точки обзора в самых отдаленных регионах Солнечной системы.
Информация от: Научным институтом космического телескопа (STScI).
